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1、原子核式结构模型第1页，本讲稿共30页电子是原子的组成部分，电子是原子的组成部分，由于电子是带负电的，而原由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质，原子中还有带正电的物质，几乎占有原子的全部质量。几乎占有原子的全部质量。me=9.10910-31Kge=1.60210-19C历史回顾历史回顾J.J.汤姆孙，汤姆孙，1857-1940，英国物理学，英国物理学家，电子的发现者。家，电子的发现者。因通过气体电传导性的研究，测出因通过气体电传导性的研究，测出电子的电荷与质量的比值，电子的电荷与质量的比值，1906年年获诺贝尔物理学奖。获诺贝尔物理学
2、奖。思考：那么，这两种思考：那么，这两种物质是怎样构成原子物质是怎样构成原子的呢？的呢？第2页，本讲稿共30页汤姆孙的原子模型：汤姆孙的原子模型：原子是一个球体，正电荷原子是一个球体，正电荷均匀分布均匀分布在整个在整个球体内，电子球体内，电子镶嵌镶嵌其中。其中。汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型枣糕模型枣糕模型第3页，本讲稿共30页 以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学上所以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学上所取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学家都取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受了汤姆拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙
3、的原子模型，孙的原子模型，19091909年卢瑟福建议其学生兼助手盖年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和罗斯顿用革和罗斯顿用粒子轰击金箔去粒子轰击金箔去粒子轰击金箔去粒子轰击金箔去验证验证汤姆孙原子模型。汤姆孙原子模型。让我们来认识一下卢瑟福吧让我们来认识一下卢瑟福吧！从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很成功成功成功成功的。的。解释解释解释解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子为什么原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子为什么原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子为什么原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子为
4、什么会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一厘米。会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一厘米。会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一厘米。会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一厘米。第4页，本讲稿共30页1895年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆孙学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆孙的研究生。提出原子结构的核式模型，为原子的研究生。提出原子结构的核式模型，为原子结构的研究做出很大的贡献。结构的研究做出很大的贡献。1898年，在汤姆孙的推荐下，担任加拿大麦年，在汤姆孙的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。吉
5、尔大学的物理教授。1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。主任。1919年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许实验室主任。实验室主任。1925年当选为英国皇家学会主席。年当选为英国皇家学会主席。1931年受年受封为纳尔逊男爵。封为纳尔逊男爵。1937年年10月月19日因病在剑桥逝世，与牛顿和法日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年拉第并排安葬，享年66岁。岁。欧内斯特欧内斯特卢瑟福卢瑟福1871年年8月月30日生于新西兰纳日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。尔逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西并在新
6、西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。兰的坎特伯雷学院学习。23岁时获得了三个学位（文岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学学学士、文学硕士、理学学士）。士）。第5页，本讲稿共30页v科学成就科学成就1、他关于、他关于放射性的研究放射性的研究确立了放射性确立了放射性是发自原子内部的变化。为开辟原子物是发自原子内部的变化。为开辟原子物理学做了开创性的工作。理学做了开创性的工作。2、1909年起，卢瑟福根据年起，卢瑟福根据 粒子散粒子散射试验现象提出原子核式结构模型。射试验现象提出原子核式结构模型。把原子结构的研究引上了正确的轨道，把原子结构的研究引上了正确的轨道，被誉为被誉为原子物理
7、学之父原子物理学之父。3、1919年，卢瑟福做了用年，卢瑟福做了用粒子轰粒子轰击氮核的实验，从而击氮核的实验，从而发现了质子。发现了质子。4、用粒子或、用粒子或射线轰击原子核来引射线轰击原子核来引起核反应起核反应实现人工核反应实现人工核反应，成为人们，成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。研究原子核和应用核技术的重要手段。第6页，本讲稿共30页v桃李满天下桃李满天下在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有多在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖金：人获得了诺贝尔奖金：v1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖；年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖；v1922年，卢瑟福的学生
8、阿斯顿获诺贝尔化学年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖；奖；v1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖；年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖；v1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖；奖；v1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖；理奖；v1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖；理奖；v1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同共同获得诺贝尔物理奖；获得诺贝尔物理奖；v1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理年，卢瑟福的学生卡皮茨
9、获诺贝尔物理奖。奖。第7页，本讲稿共30页原子的核式结构原子的核式结构第8页，本讲稿共30页第9页，本讲稿共30页第10页，本讲稿共30页1.粒子射入金箔时难免会与电子碰撞，试估粒子射入金箔时难免会与电子碰撞，试估计这种碰撞对计这种碰撞对粒子速度影响的大小？（粒子速度影响的大小？（粒粒子的质量约是电子质量的子的质量约是电子质量的7300倍）倍）2.按照汤姆孙的原子模型，正电荷按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀均匀的的分布在整个原子球体内，请分析：分布在整个原子球体内，请分析：粒子穿粒子穿过金箔受到电荷的作用后，沿哪些方向前过金箔受到电荷的作用后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进
10、的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进？进？同学们请思考下列问题同学们请思考下列问题(阅读教材阅读教材51页页)第11页，本讲稿共30页第12页，本讲稿共30页 粒子散射实验粒子散射实验1 1、绝大多数、绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进2 2、少数、少数 粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转3 3、极少数、极少数 粒子的偏转超过粒子的偏转超过90904 4、有的甚至几乎达到、有的甚至几乎达到180 180 第一条现象说明，原子中绝大部分是空的；第一条现象说明，原子中绝大部分是空的；第二、三现象可看出，第二、三现象可看出，粒子受到较大的库仑力作用；粒子受到
11、较大的库仑力作用；第四条现象可看出，第四条现象可看出，粒子在原子中碰到了比他质量大的多的粒子在原子中碰到了比他质量大的多的东西东西第13页，本讲稿共30页结果分析：电子能否使电子能否使粒子大角度偏转？粒子大角度偏转？1 1微米厚的金箔内含微米厚的金箔内含30003000层原子层，层原子层，绝大多数绝大多数粒子穿过金箔仍沿原方向粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么？前进说明什么？少数少数粒子的大角度偏转甚至反弹是粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的？怎么造成的？第14页，本讲稿共30页请根据结果的分析动动你们手中的笔，展开你们的想象力试着画出你所认为的原子结构模型！（请不要吝啬你的草纸）第15页，
12、本讲稿共30页原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里带负电的电子在核外空间绕着核运动带负电的电子在核外空间绕着核运动第16页，本讲稿共30页 粒粒粒粒子子子子穿穿穿穿过过过过原原原原子子子子时时时时，电电电电子子子子对对对对粒粒粒粒子子子子运运运运动动动动的的的的影影影影响响响响很很很很小小小小，影影影影响响响响 粒粒子子运运动动的的主要是带正电的原子核。主要是带正电的原子核。而而而而绝绝大大多多数数的的 粒粒粒粒子子子子穿穿
13、穿穿过过过过原原原原子子子子时时时时离离离离核核核核较较较较远远远远，受受受受到到到到的的的的库库库库仑仑仑仑斥斥斥斥力力力力很很很很小小小小，运运运运动动动动方方方方向向向向几几几几乎乎乎乎没没没没有有有有改改改改变变变变，只只只只有有有有极极极极少少少少数数数数 粒粒粒粒子子子子可可能能与与核核十十分分接接近近，受受到到较较大大的的库库仑仑斥斥力力，才才会会发发生生大大角角度度的偏转的偏转。二二.原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出 2.对对粒子散射实验现象粒子散射实验现象解释解释第17页，本讲稿共30页米米体育场体育场 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分根据卢瑟福的原子结构模型
14、，原子内部是十分“空空旷旷”的，举一个简单的例子：的，举一个简单的例子：原子（半径原子（半径10-10m）原子核原子核(半径半径10-15m）原子的核式结构原子的核式结构米米第18页，本讲稿共30页v卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程v汤汤姆姆生生发发现现电电子子v汤汤姆姆生生原原子子模模型型v枣糕式枣糕式v卢卢瑟瑟福福原原子子核核式式模模型型v粒子散射实验粒子散射实验v行星式行星式第19页，本讲稿共30页原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度v根据卢瑟福的原子核式模型和根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的实验粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数
15、，还数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。可以估计出原子核的大小。v（1）原子的半径约为）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是米、原子核半径约是10-15米，原子核的体积只占原子的体积的万亿米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。分之一。v（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。元素在周期表内的原子序数相等。第20页，本讲稿共30页统计类型统计类型穿透金箔后粒子的行为穿透金箔后粒子的行为核式结构模型核式结构模型绝大多数绝大多数基本上仍沿原来方向前进基本上仍沿原来方向前进1.1.在原子的中
16、心在原子的中心在原子的中心在原子的中心有一个很小的有一个很小的有一个很小的有一个很小的核，叫做原子核，叫做原子核，叫做原子核，叫做原子核核核核2.2.原子的全部正原子的全部正原子的全部正原子的全部正电荷和几乎全电荷和几乎全电荷和几乎全电荷和几乎全部质量都集中部质量都集中部质量都集中部质量都集中在原子核里在原子核里在原子核里在原子核里3.3.带负电的电子带负电的电子带负电的电子带负电的电子在核外空间绕在核外空间绕在核外空间绕在核外空间绕着核旋转着核旋转着核旋转着核旋转少数少数发生了较大的偏转发生了较大的偏转极少数极少数偏转角超过偏转角超过90个别的甚至个别的甚至 被反弹回来（原路返回）被反弹回来
17、（原路返回）课堂小结课堂小结:粒子散射实验现象及卢瑟福提出原子的核式结构模型粒子散射实验现象及卢瑟福提出原子的核式结构模型:第21页，本讲稿共30页1 1、在、在a a粒子散射实验中，使少数粒子散射实验中，使少数a a粒子发生大角度偏转的作用力是原粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对子核对a a粒子的（粒子的（）A A、万有引力、万有引力 B B、库仑力、库仑力 C C、磁场力、磁场力 D D、弹力、弹力2 2、在、在a a粒子散射实验中，如果一个粒子散射实验中，如果一个a a粒子跟金箔中的电子相碰，那么粒子跟金箔中的电子相碰，那么（）A Aa a粒子发生大角度偏转粒子发生大角度偏转 B Ba
18、 a粒子不发生明显偏转粒子不发生明显偏转C Ca a粒子被弹回粒子被弹回 D D以上都不对以上都不对B B B B 点拨：两个质量非常小的带电体之间的作用点拨：两个质量非常小的带电体之间的作用点拨：动量知识点拨：动量知识质量很大的物体碰撞质量很小的物体质量很大的物体碰撞质量很小的物体第22页，本讲稿共30页3 3、否定汤姆孙原子模型的实验及其现象是（、否定汤姆孙原子模型的实验及其现象是（）A A在在a a粒子散射实验中，绝大多数粒子散射实验中，绝大多数a a粒子穿过金箔后，基本上仍沿粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进原来的方向前进B B在在a a粒子散射实验中，有少数粒子散射实验中，有少
19、数a a粒子发生了大角度偏转，有的偏粒子发生了大角度偏转，有的偏转角度甚至大于转角度甚至大于9090C C在在a粒子散射实验中，个别粒子散射实验中，个别a粒子的偏转角甚至达到粒子的偏转角甚至达到180D D阴极射线可在磁场或电场中偏转阴极射线可在磁场或电场中偏转BCBC 第23页，本讲稿共30页4、当、当粒子被重核散射时，如图所示的运动粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的轨迹哪些是不可能存在的答案：答案：BC第24页，本讲稿共30页v你能以讲故事的形式把这节课的内容说下吗？比比看谁讲的精彩！第25页，本讲稿共30页课堂练习：课堂练习：v1 1、提出原子核式结构模型的科学家是（
20、、提出原子核式结构模型的科学家是（）A A、汤姆生、汤姆生 B B、玻尔、玻尔 C C、卢瑟福、卢瑟福 D D、查德威克、查德威克 C第26页，本讲稿共30页v2 2、卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（、卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（）A A、原子的中心有个核，叫做原子核、原子的中心有个核，叫做原子核 B B、原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中、原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中 C C、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里在原子核里 D D、带负电的电子在核外绕核旋转、带负电的电子在核外绕核旋转ACD第27页，本讲稿共30页v3 3
21、、（、（9797全国）在卢瑟福的全国）在卢瑟福的 粒子散射实验中，有粒子散射实验中，有少数少数 粒子发生大角度偏转，其原因是（粒子发生大角度偏转，其原因是（）A A、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上的核上 B B、正电荷在原子中是均匀分布的、正电荷在原子中是均匀分布的 C C、原子中存在着带负电的电子、原子中存在着带负电的电子 D D、原子只能处于一系列不连续的能量状态中、原子只能处于一系列不连续的能量状态中A第28页，本讲稿共30页v4 4、（、（20042004年广东综合）若用年广东综合）若用x x代表一个中性原代表一个中性原子中核外
22、的电子数，子中核外的电子数，y y代表此原子的原子核内的代表此原子的原子核内的质子数，质子数，z z代表此原子的原子核内的中子数，则对代表此原子的原子核内的中子数，则对 的原子来说（的原子来说（）A A、x=90,y=90,z=234x=90,y=90,z=234 B B、x=90,y=90,z=144x=90,y=90,z=144 C C、x=144,y=144,z=90 x=144,y=144,z=90 D D、x=234,y=234,z=324x=234,y=234,z=324B第29页，本讲稿共30页v5 5、氢有三种同位素，分别是氕、氢有三种同位素，分别是氕 、氘、氘 、氚氚 ，则（，则（）A A、它们的质子数相等、它们的质子数相等 B B、它们的核外电子数相等、它们的核外电子数相等 C C、它们的核子数相等、它们的核子数相等 D D、它们的中子数相等、它们的中子数相等AB第30页，本讲稿共30页