原子的核式结构原子核1

原子的核式结构

原子的核式结构玻尔理论天然放射现象

一、知识点梳理

1、原子的核式结构

（1）粒子散射实验结果：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转。

（2）原子的核式结构模型：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的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．

（3）原子核的大小：原子的半径大约是10-10米，原子核的半径大约为10-14米～10-15米．

2、玻尔理论有三个要点：

(1)原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的．电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．

(2)原子从一种定态跃迁到另一定态时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定．即hν=E2-E1

(3)原子的不同能量状态对应于电子沿不同圆形轨道运动．原子的定态是不连续的，因而电子的可能轨道是分立的． 在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，各状态对应的能量也是不连续的，这些不连续的能量值的能量值叫做能级。

3、原子核的组成核力

原子核是由质子和中子组成的．质子和中子统称为核子．

将核子稳固地束缚在一起的力叫核力，这是一种很强的力，而且是短程力，只能在2．0X10-15的距离内起作用，所以只有相邻的核子间才有核力作用．

4、原子核的衰变

（1）天然放射现象：有些元素自发地放射出看不见的射线，这种现

象叫天然放射现象．

（2）放射性元素放射的射线有三种：、射线、射线，

这三种射线可以用磁场和电场加以区别，如图15.2-1所示

（3）放射性元素的衰变：放射性元素放射出粒子或粒子后，衰变成新的原子核，原子核的这种变化称为衰变．

衰变规律：衰变中的电荷数和质量数都是守恒的．

2016年第3期多媒体教学

原子的核式结构模型

杜贯华

（福建省泉州市洛江区泉州第十一中学，福建362011）

编者按：采用教师启发、引导，学生讨论、交流的教学方法，利用多媒体动画，引导学生自主思考讨

论；通过对α粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干面包模型，得出原子的核式结构模型；既培养了

学生推理、归纳总结的能力，又让学生了解了科学的研究方法。

教学设计

三维教学目标

1．知识与技能

(1)了解原子结构模型建立的历史过程及各种

模型建立的依据；

(2)知道α粒子散射实验的实验方法和实验

现象，及原子核式结构模型的主要内容。

2．过程与方法

(1)通过对α粒子散射实验结果的讨论与交

流，培养学生通过对现象的分析归纳得出结论的

逻辑推理能力；

(2)通过核式结构模型的建立，体会建立模型

研究物理问题的方法，了解物理模型的演化及其

在物理学发展过程中的作用；

(3)了解研究微观现象的方法。

3．情感、态度与价值观

(1)通过对原子模型演变的历史的学习，感受

科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重

事实、尊重科学的科学精神；

(2)通过对原子结构的进一步认识，使学生认

识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深

的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学

发展的重要意义。

教学重点

(1)引导学生自主思考讨论，通过对α粒子散

射实验的结果分析从而否定葡萄干面包模型，得

出原子的核式结构模型；

(2)在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和

微观粒子的碰撞方法。

教学难点

引导学生小组自主思考讨论，通过对α粒子

散射实验的结果分析从而否定葡萄干面包模型，

得出原子的核式结构模型。

教学方法

教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具

投影片，多媒体辅助教学设备。

教学过程

(一)引入新课

汤姆生发现电子，根据原子呈电中性，运用经

典力学理论，进行大量计算，提出了原子的葡萄干

面包模型———原子带正电的部分充斥整个原子，

很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正

《原子的核式结构》教学设计

一、教材分析

“原子的核式结构”是高中原子物理的重要内容，传统的教学设计虽然也能让学生掌握原子的核式结构内容，但不难看出传统教学模式仍为“师传生受”，学生还是被动地接收知识，即使学会了，也不能算会学，无法让学生体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。面对新课程改革的要求，为营造一个让学生自主学习的良好环境，本人结合平时的实践，对本节内容采用通过让学生小组讨论：用汤姆生的葡萄干布丁模型能否解释ɑ粒子散射实验现象，一步一步得出卢瑟福的原子核式结构模型，在教学中虽然不能进行真实的实验，但同样处处渗透着新课程理念的科学探究思想，从而利于提高学生的逻辑推理能力，观察能力，有利用培养学生勇于攀登科学高峰，不怕苦、不怕累的科学精神，这种通过让学生自己动眼观察、动脑思考，引导他们自己获取知识，不仅活跃了课堂气氛，还发展了学生的思维能力和创新能力。本节课的设计旨在追寻前人的足迹，通过对粒子散射实验分析，从而否定汤姆孙的原子模型，建立卢瑟福的原子核式结构模型。让学生了解在科学研究中，科学家们通过对实验事实的分析，提出模型或假说，这些模型或假说又在实验中经受检验，正确的被肯定，经不起检验的被否定，在新的基础上再提出新的假说。科学的研究这样螺旋上升和不断深入发展的。

内容分析

粒子散射实验和原子核式结构的内容是本节教学重点。其中粒子散射实验是常用的获取微观世界信息的方法，在原子结构的研究中有非常重要的作用，以后的质子和中子的发现都与粒子散射实验有关。本节对于原子核式结构的建立，粒子散射实验更是起到决定性的作用，所以重点在于对粒子散射实验观察、现象的分析以及从现象中猜测合理的结构。

“原子的核式结构”是高中原子物理的重要内容，除了让学生掌握原子的核式结构内容，让学生体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化也很重要。通过让学生小组讨论：用汤姆生的枣糕模型能否解释ɑ粒子散射实验现象，一步一步得出卢瑟福的原子核式结构模型，在教学中虽然不能进行真实的实验，但同样处处渗透着新课程理念的科学探究思想，从而利于提高学生的逻辑推理能力和分析能力。

原子核内结构

原子核是一个复杂的结构，由质子和中子组成。在原子核内部，这些粒子被认为是分布在一些特定的区域内，这些区域被称为“壳层”或“能层”。原子核内的结构对于我们理解原子的性质和化学反应非常重要。

原子核内的质子和中子是强相互作用力的粒子，它们通过这种力相互结合在一起形成原子核。质子带正电荷，中子无电荷，它们的质量非常接近，因此它们对于原子核的质量的贡献几乎相等。科学家们已经探索了原子核的结构，试图理解其中的规律。现在我们来了解一下这些规律。

质子和中子的排列方式：结合数

原子核内的粒子排列方式非常重要，这取决于它们的数量和排列方式。在原子核中，等于或接近相等数量的质子和中子会更稳定，因为在这种情况下，它们之间的相互引力可以更好地达到平衡。这种稳定性被称为“结合能”，它是一种在原子核中相互作用引力的量度。

当质子和中子的数量不相等时，原子核就会发生变化。例如，一个原子核可能会从放射性核转变为非放射性核，或从一种同位素变为另一种同位素。这些变化是化学反应和核反应中的常见现象，这告诉我们原子核内的结构是何等的复杂和微妙。

壳层模型

原子核内的粒子可以分布在不同的壳层中。壳层模型描述了这些壳层中的粒子数量和排列方式。在原子核中，质子和中子被认为是遵循这个模型的。

原子核内的质子和中子按照能量递增的顺序排列在壳层中，每个壳层可以容纳一定数目的粒子，这表明了质子和中子的稳定结合方式。在自然界中，很多核素的核壳层填充状态遵循特殊的规律，比如质子和中子数量相等的核素通常更稳定。

核力是特殊的相互作用

原子核中粒子之间的相互作用不同于其他物质中粒子之间的相互作用。在普通物质中，质子和中子之间的相互作用是通过电和磁之间的相互作用，而原子核中的质子和中子之间的相互作用则是通过强相互作用力。这种力的特殊之处在于它的范围非常短，仅限于原子核内部的距离上，同时相互作用的强度也非常大。除了这种特殊的相互作用以外，原子核内的结构也受到电磁相互作用的影响，其中质子和带电质子之间存在电磁斥力，这种力对于原子核的稳定性也有很大的影响。 在一定范围内，强相互作用是稳定原子核的决定因素，在另一种情况下(如高能中子撞击原子核)，这种作用甚至可以破坏原子核的稳定。