人教版高中物理选修3-5课件原子核式结构

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，带负电的电子 在核外空间绕着核旋转。
根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空 旷”的，举一个简单的例子：
原子
体育场
原子核
根据卢瑟福的原子核式模型和 α 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，还可以估计出原子核 的大小。
(1) 原子的半径约为 10 ─ 10 m、原子核半径约是 10 ─14 m， 原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。
(2) 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。
(3) 电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
1. 在用 α 粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的 α 粒子的
绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数 α 粒子发生了较大的偏转，并且有极少数 α 粒子的偏转超过 了90°，有的甚至几乎达到180°。
西瓜模型或枣糕模型能否解释这种现象？
根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对 α 粒子的 运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布， α 粒子 所受库仑力也很小，故 α 粒子偏转角度不会很大。
汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电 荷的，人们推断出原子中还有带正电的物质。那么 这两种物质是怎样构成原子的呢？
？
汤姆孙的原子模型பைடு நூலகம்
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电核均 匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。
英国物理学家 汤姆孙
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
1909～1911年，英国物理学家 卢瑟福和他的助手们进行了 α 粒子 散射实验。
运A动. 全情部况α是粒( 子B穿过) 金属箔后仍按原来的方向前进

行
星
轨
道•围绕原子核运动的电子轨道半径只能是
半某些分立的数值。
径•且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定
1
是的，不产生电磁辐射 连
2
3 4
续
的
一、波尔原子模型的三个假设
1，电子轨道量子化
针对原子核式结构模型提出
2，原子能量量子化
针对原子的稳定性提出
能级：量子化的能量值 定态：原子中具有确定能量的稳定状态
基态：能量最低的状态 E （离核最近）
激发态：其他的状态 E E E
v
m r
５ ４ ３
量２ 子 数
１
能级图
ＥＥＥ３４５
激发态
Ｅ２
Ｅ１——基态
vm
r
轨道图
一、波尔原子模型的三个假设
1，电子轨道量子化
针对原子核式结构模型提出
2，原子能量量子化
针对原子的稳定性提出
3，跃迁条件（频率条件）
针对原子光谱是线状谱提出
察
立
思想：必与须彻底放弃经典概念？ 出科现矛盾
α粒关子键散射：实验用实验电子否定云概念汤 瓜姆 模取孙 型代的西经典的建立轨道学 模 型 概卢式念瑟结福构的模核型
所
出现提矛盾
获 得 原子稳定性事实 否定
氢光谱实验
的
卢瑟福的核 式结构模型
? 出
建立 科 玻尔模型 出现学矛盾
事
假
实 复杂（氦）原电子在某处否单定位体积内出玻现尔的模概型率——电建子立云
e
v
F
r + e
认 终落在原子核上,而使 为 原子变得不稳定．
e
事
实
e +
经 由于电子轨道的变 典 化是连续的，辐射 理 电磁波的频率等于 论 绕核运动的频率, 认 连续变化,原子光 为 谱应该是连续光谱

金箔——作为靶子， 厚度1μm, 重叠了 3000层左右的 金原 子。
荧光屏——ห้องสมุดไป่ตู้粒子打 在上面发出闪光。
显微镜——通过显 微镜观察闪光，且 可360°转动观察不 同角度α粒子的到达 情况。
病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程
病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程
四、原子核的尺度与电荷
根据卢瑟福的原子核 式模型和α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，还 可以估计出原子核的大小。
1）原子的半径约为1010m、原子核半径约是 10-15m，原子核的体积 只占原子的体积的十万分 之一。
【课堂练习】
1、在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察 到的α粒子的运动情况是（ B ） A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向 前进
B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的 方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被 弹回
C、少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向 前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回
卢瑟福根据他的导师汤姆生模型估测实 验结果：
1、电子质量很小，对 α 粒子的运动方向不 会发生明显影响；
2、由于正电荷均匀分 布，α粒子所受库仑力 也很小，故α粒子偏转 角度不会很大．
α粒子散射实验
病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程
病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程

核式结构模型（行星式模型）示意图
v 电子பைடு நூலகம்
F 库仑力
原子核
卢瑟福成功解释α粒子散射现象
原子内部
十分空虚
原子
半径100米大球
原子核 球中心1毫米沙粒 α粒子十分接近核的机会很少
原子和原子核的大小：
*原子核的大小约为10-10米.
*原子半径大约为10–15~10-14米.
展望未来:
纳米技术… 重新排列原子位置... 改变物质性能... 将我们带入光芒四射的未来世界...
科学家的思路... 原子里有什么？ 对象 原子 炮弹 α粒子 结果呢？
α粒子散射实验的装置及现象
大多数…... 少数…... 极少数…...
结果呢？
汤姆生 原子模型败北
电子α粒子正电荷 质量小质量大(7000倍)均匀分布 像尘埃像子弹作用力抵消
卢瑟福大胆假设
——创造性的思维
核式结构学说:
有一个核... 集中了... 旋转... 中性
高中物理课件
（金戈铁骑 整理制作）
原子的核式结构的发现
高二物理第九章第一节
莆田锦江中学蔡金国
阴极射线实验
化学实验告诉我们... 汤姆生如何发现电子? 原子里有带正电物质！ 原子的结构如何?
汤姆大叔型
外型 正电荷 电子 成功地...
面包夹葡萄干 面粉 葡萄干 但...
均匀分布 镶嵌
幼儿故事的启示
布置作业
课本：P260/练习二（1）（2）

06
教学资源与工具
课件中使用的工具和软件介绍
工具：PPT、Phoshop、 Flsh
软件： Office、dobe Reder、Microsoft Office PowerPoint
课件中使用的素材和资源来源
图片素材：来自网络和教材配套资源 视频素材：自制或来自专业网站和教育机构 音频素材：自制或来自音乐库和教育资源平台 课件模板：自制或购买的专业课件模板
课件制作的技术要求和注意事项
课件制作应遵循高中物 理新课标版人教版选修 3-5的课程要求确保内 容准确无误。
课件应采用适合学生 的教学方法如动画、 视频、实验演示等以 帮助学生更好地理解 课程内容。
课件应注重交互性提供 丰富的互动环节激发学 生的学习兴趣和积极性。
课件应注重美观大方排 版整齐色彩搭配合理给 学生以良好的视觉感受。
支持。
感谢观看
汇报人：
添加 标题
原子核式结构模型的建立：基于α粒子散射实验的 结果卢瑟福提出了原子的核式结构模型即原子中心 有一个很小的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内电子则在核外空间绕核旋转。
添加 标题
原子核式结构模型的确立：通过进一步的实验和理论推 导证实了原子核式结构模型的正确性。
添加 标题
原子核式结构模型的意义：原子核式结构模型的建立为 现代原子物理学的发展奠定了基础对于理解物质的基本 结构和性质具有重要的意义。
原子核式结构模型促进了现代科技的发展 如放射性探测、医学影像技术等。
原子核式结构模型对于人们认识自然界、 探索宇宙奥秘具有重要意义为现代物理学 的发展做出了巨大贡献。
05
教学方法与技巧
教学方法设计
教学方法：讲解 法、演示法、实 验法

如何利用规律实现更好记忆呢？
超级记忆法-记忆 规律
第四个记忆周期是 1天 第五个记忆周期是 2天 第六个记忆周期是 4 天 第七个记忆周期是 7天 第八个记忆周期是15天 这五个记忆周期属于长期记忆的范畴。 所以我们可以选择这样的时间进行记忆的巩固，可以记得更扎实。
如何利用规律实现更好记忆呢？
超级记忆法--场 景法
如何利用规律实现更好记忆呢？
超级记忆法-记忆
规律
记忆后
选择巩固记忆的时间 艾宾浩斯遗忘曲线
超级记忆法-记忆 规律
TIP1：我们可以选择巩固记忆的时间！ TIP2：人的记忆周期分为短期记忆和长期记忆两种。 第一个记忆周期是 5分钟 第二个记忆周期是30分钟 第三个记忆周期是12小时 这三个记忆周期属于短期记忆的范畴。
5.如果别人问了你一个问题，你就不知道怎么回答了，说明学的还不够全面； 6.通过别人的反馈，自己的实践，再次检验自己哪儿学的不扎实， 再返回去
加深，直至完全学会消化。
高效学习使用 技巧
做个便利贴 男孩/女孩
建立 仪式感
建立营造 自律圈
小作
业
这并不是一份从天而降的普通作业~ 这是一份既能轻松完成，又能帮助你快速进步的高效小作业！ 1、结合本节所学的学习力相关常识，纠正自己目前存在问题的学习方 法， 养成良好学习习惯（可参考工具卡《高效学习力》）。 2、结合本节所学“学习的完整过程”和“高效学习模型”，对自己现 有 学习方法进行优化（可参考工具卡《高效学习模型》）。
1.实践是检验真理的唯一标准。前面你可能觉得自己学的都还不错， 那么最 后这步帮你再次验证，也帮你进一步加深理解；
2.把你学到的内容分享给别人； 3.如果别人通过你的语言能比较容易的理解，说明你掌握的还不错； 4.如果你觉得费了九牛二虎之力，别人却依然搞不懂， 除去语言表达等方面的问题，很大的原因是你自己还没搞清楚这个知识；

二。卢瑟福的原子核式结构
1、在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核． 2、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原 子核里． 3、带负电的电子在核外空间绕着核旋转．
课堂巩固
1.α粒子散射实验中，卢瑟福用α粒子轰击金箔， 下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果
（B）
A．α粒子穿过金箔时都不改变方向 B．少数α粒子穿过金箔时有较大的偏转 C．绝大多数α粒子穿过金箔时有较大的偏转 D．α粒子穿过金箔时都有较小的偏转
汤姆孙的原子模型
汤姆孙的原子模型: 原子是一个球体；正电核 均匀分布在整个球内，而 电子就像大枣镶嵌在蛋糕 里那样镶嵌在原子里面．
汤姆孙的“枣糕模型”对吗？
正电荷
电子 勒纳德用电子轰击金属膜
一。α粒子散射实验 1.实验装置
全部设备装在真空中。
卢瑟福
2.实验步骤
（1）α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线， 射到荧光屏上产生闪光，通过放大镜可以看到这些闪 光点。
中正确的是：（ C ）
A.说明α粒子的速度很大 B.说明α粒子的质量比金原子还大 C.说明金原子的内部大部分是空的 D.说明金原子也是个球体
3、（2017·江苏·1）下列说法中正确的是 （C） A.质子与中子的质量不等，但质量数相等 B.两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于 库仑力 C.同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子 数可以不同 D.除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互 作用力
2.卢瑟福α粒子散射实验表明（ D ）
A．原子带正电 B．原子是一个球体 C．电子在任意一个圆形轨道上运动 D．原子内部的正电荷并不是均匀分布的，而是集 中在很小的体积内
三。原子核的电荷与尺度
1.原子的组成

二、α 粒子散射实验
α粒子是放射性物质发射的快速运动的 粒子.卢瑟福(E.Rutherford，1871-1937)通过 测量α粒子在电场和磁场的偏向，确定α粒子 的比荷约为氢离子比荷的1/2.
利用闪烁镜和卢瑟福与盖革(H.Geiger 1882-1945)共同发明的计数管，卢瑟福于 1908年测量出α粒子的电荷约为氢离子电荷 的2倍.α粒子是氦原子两次电离的离子He2+.
卢瑟福的提示指引盖革和马斯顿发现α粒 子的大角度散射.
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1908年，盖革对α粒子散射开展更多地研究。
发现用金箔代替铝箔可以使α粒子的散射现象更为
明显，决定系统地研究不同物质地散射作用，希
望“对这些物质在散射能力和遏止能力之间建立
某种联系.”
闪烁法计数要求实
验者实验过程中呆在暗室
中，通过显微镜，眼睛全
身贯注地盯着硫化锌屏， 一个一个地计闪烁数.
闪烁法观察α射线
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粗略估算单次散射α粒子偏转角度
粒子动量 p=mv
作用时间 t =R/v
动量变化量 ∆p =Ft
p kZe2
v
p Ek R
Z=79，Ek~5MeV R~1Å 得 ϕ ≈2.27×10-4rad≈0.013° ϕ

m n n 2 1 n 1 2 m n m n 2 2
专题提升
专题一 查 1．人们对原子结构的认识经历了几个不同的阶段，其中有 汤姆孙模型、卢瑟福模型、玻尔模型、电子云模型． 原子结构模型的认识及卢瑟福核式结构模型的考
2．卢瑟福核式结构模型是建立在α粒子散射实验基础上 的，主要从以下两个方面考查： (1)α粒子散射实验的考查：主要是散射实验装置(包括仪器 作用的简单描述)、实验现象、实现现象的分析和结论以及实验 意义的考查．正确解答这类问题需要在学习过程中虚拟物理情 景，理解好、分析好实验现象，并作好归纳、记忆． (2)卢瑟福核式结构模型的考查：主要是核式结构内容的描 述和理解，并且知道原子是由原子核和电子组成的．
3．间接跃迁和直接跃迁． 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能 是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况下辐射(或吸收) 光子的频率可能不同． 4．入射光子与入射电子． 若是在光子的激发下引起原子的跃迁，则要求光子的能量 必须等于原子的某两个能级的能量差；若是在电子的碰撞下引 起原子的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两 个能级的能量差，两种情况有所不同．
2．跃迁与电离． 根据玻尔理论，当原子从低能级向高能级跃迁时，必须吸 收光子才能实现．相反，当原子从高能级向低能级跃迁时，必 须辐射光子才能实现．不管是吸收光子还是辐射光子，其光子 的能量都必须等于这两个能级的能量差．要想把处于某一定态 的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量．不论是光 子还是电子使氢原子电离，只要光子或电子的能量大于电离能 就能使其电离．例如，如果氢原子从n＝1的基态跃迁到n＝∞的 状态，这个能量的大小至少为13.6 eV.

A．一定在①区域 C．可能在③区域
解析：α粒子与原子核都带正电，存在互相排斥的静电力， 根据力与运动的关系知，原子核应处在原来运动方向的延长线 的上方，也应处在末位置运动方向的反向延长线的上方，故该 原子核的位置一定在①区域．

2．实际上，原子中的电子的坐标没有确定的值。因此，我 们只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率是多 少，而不能把电子的运动看做一个具有确定坐标的质点的轨 道运动。
3．当原子处于不同状态时电子在各处出现的概率是不一样 的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率， 画出图来就像云雾一样，可以形象地把它称做电子云，如图 所示，是氢原子处于n=1的状态时的电子云示意图和氢原子 处于n=2的状态时的电子云示意图
3.关于玻尔的氢原子模型，下列说法正确的是（ B ） A.按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时向外辐射 电磁波
B.电子只有吸收能量等于两个能级差的光子才能从低能级跃迁 到高能级
C.一群电子从能量较高的定态轨道跃迁到基态时，只能放出一 种频率的光子
D.玻尔的氢原子模型彻底解决了卢瑟福原子结构模型的缺陷， 原子结构从此不再神秘
7.为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入 人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的 光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能 级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要 使氢原子辐射出的光子可被红外测温
仪捕捉，最少应给处于n=2激发态的
氢原子提供的能量为（ C ）
（2）一个处于基态且动能为Ek0的氢原子与另一个处于基态且 静止的氢原子进行对心碰撞。若要使其中一个氢原子从基态跃
迁到激发态，则Ek0至少为多少？
解：（2）设氢原子质量为m，初速度为v0，氢原子相互作用后 速度分别为v1和v2，相互作用过程中机械能减小量为ΔE
由动量守恒定律得： mv 0 mv1 mv2
A.10.20eV
B.2.89eV
C.2.55eV
D.1.89eV