18.2 原子的核式结构

二、卢瑟福原子模型（核式结构模型） 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核， 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的空间运动。 三、原子和原子核的大小： 1、原子直径的数量级为是10-10m 2、原电子的发现：汤姆生于1897年发现电子 电子的发现说明原子具有复杂结构 2、汤姆生的原子模型（枣糕模型）
原子是一个球体，正电荷均匀分布， 电子象枣糕里的枣子嵌在原子里。
3、 α粒子散射实验：
(1)、α粒子散射实验装置：
(2)、α粒子散射实验现象： 绝大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子却发 生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过 了900,有的甚至被弹回，偏转角几乎达到1800。 （3）实验的意义： 经过对该实验的分析，说明了汤姆生模型的错误， 使原子的核式结构模型有了实验基础。 另：知道了原子核及原子的大小。

反馈练习
1．有关α 粒子散射实验，下列说法中正 确的是（ABD） A 绝大多数α 粒子穿过金箔后不改变方 向； B α 粒子碰到电子后运动方向几乎不发 生改变； C α 粒子散射实验，肯定了汤姆生的原 子结构模型； D α 粒子散射实验，是卢瑟福原子核式 结构模型的实验依据。
反馈练习
当α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？
由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断 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？
原子的核式结构模型
汤姆孙的枣糕模型
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，而电子都象 枣核那样镶嵌在原子 里面． 这个模型不久 后就被实验事 实否定了!!!
正电荷
• 1）原子的半径约为10-10m、原子核半径约是 10-15m，两者相差十万倍之多，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。
汤姆孙(Joseph John Thomson,1856～1940年)
②少数粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在
③极少数粒子被弹回→存在很大的作用力；质量很大； 正电荷的电量集中
原子的核式结构
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．
卢瑟福提 出的原子 核式结构
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。
金箔：厚度可小至1微米，虽然薄但仍有几千层原子 显微镜：能够围绕金箔在水平面内转动 荧光屏：玻璃片上涂有荧光物质硫化锌，装在显微上

难
原子不稳定 辐射电磁波频率连续变化
事实上： 原子是稳定的
辐射电磁波频率只是 某些确定值
当堂检测
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 D、全部α粒子都发生很大偏转
思考：那么，这两 种物质是怎样构成 原子的呢？
第十八章 原子结构
18.2 原子的核式结构模型
课标定位 学习目标： 1.知道α粒子散射实验的现象． 2.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主 要内容，理解模型提出的主要思想． 3.知道原子核的核电荷数的意义及原子 核的尺度． 重点难点： 1.α粒子散射实验现象及其解释． 2.卢瑟福的原子核式结构模型．
电球同心的圆周上，并以一定 的速度做圆周运动从而发出电 磁辐射，原子光谱所反映的就 是这些电子的辐射频率。
电子
从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很 成功的。解释原子是电中性的，电子在原子里是 怎样分布的，解释原子为什么会发光，能估计出 原子的大小约为10ˉ¹ºm。
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 的物理学家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢 瑟福也接受了汤姆孙的原子模型，1909年卢瑟 福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用α粒子轰 击金箔去验证汤姆孙原子模型。
即 质量数（A）=核子数=质子数+中子数
4.原子核的符号表示：
A Z
X
其中X为元素符号；Z为原子核中的质子数; A为原子核的质量数.

6、卢瑟福原子核式构造理论旳主要内容有
（ ACD）
A、原子旳中心有个核，叫做原子核
B、原子旳正负电荷都均匀分布在整个原子中
C、原子旳全部正电荷和几乎全部质量都集中 在原子核里
D、带负电旳电子在核外绕核旋转
7、（97全国）在卢瑟福旳 粒子散射试验中， 有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（ A）
A、原子旳正电荷和绝大部分质量集中在一种很 小旳核上 B、正电荷在原子中是均匀分布旳 C、原子中存在着带负电旳电子 D、原子只能处于一系列不连续旳能量状态中
2．卢瑟福原子核式构造模型 3．原子核与原子大小旳数量级
你掌握了吗？
课堂练习：
• 1、提出原子核式构造模型旳科学家是（ C）
A、汤姆孙 B、法拉第 C、卢瑟福 D、奥斯特
2.在用α粒子轰击金箔旳试验中，卢瑟福观察到旳α 粒子旳运动情况是（ B）
A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来旳方向迈 进
B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来旳方 向迈进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回
18.2原子旳核式构造模型
历史回忆
电子是原子旳构成部 分，因为电子是带负 电旳，而原子又是中 性旳，所以推断出原 子中还有带正电旳物 质，几乎占有原子旳 全部质量。 me=9.109×10-31Kg e=1.602×10-19C
思索：那么，这两 J.J.汤姆孙，1857-1940，种物质是怎样构成 英国物理学家，电子 原子旳呢？ 旳发觉者。
从经典物理学旳角度看，汤姆孙旳模型是很成功旳。 解释原子是电中性旳，电子在原子里是怎样分布旳，解释 原子为何会发光，能估计出原子旳大小约为一亿分之一厘 米。
以汤姆孙为首旳英国剑桥学派，在原 子物理学上所取得旳这些惊人成就， 使欧洲大陆上旳物理学家都拜倒在他 们旳脚下。他旳学生卢瑟福也接受了 汤姆孙旳原子模型，1923年卢瑟福提

②实验结果:_绝__大__多__数__α粒子穿过金箔后,基本上仍沿 原方向前进。_少__数__α粒子发生大角度偏转,偏转角度 甚至大于90°,几乎被“撞了回来”。 ③卢瑟福通过α粒子散射实验,否定了汤姆孙的原子模 型,建立了_核__式__结__构__模型。
பைடு நூலகம்
(2)卢瑟福的核式结构模型:原子中_带__正__电__部__分__的体积 很小,但几乎占有全部_质__量__,电子在正电体的外面运动。
2 原子的核式结构模型
【自主预习】 1.汤姆孙的原子模型: (1)建立“枣糕模型”的依据:电子的发现和原子呈 _电__中__性__。 (2)原子的“枣糕模型”:原子是一个球体,_正__电__荷__弥 漫性地均匀分布在整个球体内,电子_镶__嵌__其中。
2.原子核式结构的建立: (1)α粒子散射实验。 ①α粒子:从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子, 带有_两__个__单位的正电荷,质量为_氢__原__子__质量的4倍、 电子质量的7 300倍。
4.原子的核式结构模型的内容有哪些? 提示:(1)在原子中心有一个很小的核叫原子核,原子全 部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里。 (2)带负电的电子在核外空间绕核旋转。
5.核式结构模型如何解释α粒子散射实验的结果? 提示:(1)由于原子核很小,大多数α粒子穿过金箔时都离 核很远,受到的库仑斥力很小,它们的运动方向几乎不受 影响,几乎沿直线传播,不发生偏转。 (2)只有极少数α粒子有机会与原子核接近,受到原子核 较大的库仑斥力而发生明显的偏转。
【解题指南】解答本题应把握以下两点: (1)明确实验装置中各部分的组成及作用。 (2)弄清实验现象,知道“绝大多数”“少数”和“极少 数”α粒子的运动情况。
【解析】选A、B、D。根据α粒子散射实验的现象,绝 大多数α粒子穿过金箔后,基本上沿原方向前进,因此 在A位置观察到的闪光次数最多,故A正确;少数α粒子 发生大角度偏转,因此从A到D观察到的闪光次数会逐渐 减少,因此B、D正确,C错。

• 桃李满天下
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： • 1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化 学奖； • 1922年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔 化学奖； • 1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物 理奖； • 1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔 物理奖； • 1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝 尔物理奖； • 1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝 尔物理奖； • 1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦 耳顿，共同 获得诺贝尔物理奖； • 1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔 物理奖。
第十八章
原子结构
18.2 原子的核式结构模型
汤姆生的原子模型 子是原子的组成部分．由于电子是带负电的， 而原子又是中性的，因此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？ 了汤 枣姆 糕生 模提 型出
汤姆孙
杰出贡献:1897年发现电子(荣获1906年诺贝尔物理奖)
一、汤姆生的原子模型 在汤姆生的原子模 型中，原子是一个球 体；正电核均匀分布 在整个球内，而电子 都象枣核那样镶嵌在 原子里面．
Байду номын сангаас
四.原子核的电荷与尺度 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10-10m、原子核半径约是 10-15m，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。
核式结构模型示意图
v 电子
F
库仑力
原子核
• 科学成就
1、他关于放射性的研究确立了放 射性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。 2、1909年起，卢瑟福根据a粒子 散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，被誉为原子物理学之父。 3、1919年，卢瑟福做了用α粒 子轰击氮核的实验，从而发现了质 子。 4、用粒子或γ射线轰击原子核来 引起核反应实现人工核反应，成为 人们研究原子核和应用核技术的重 要手段。

3．探究交流 原子核的大小在整个原子中占有多大的比例？
当 堂 双 基 达 标
【提示】 原子半径数量级是 10－10m，而原子核半径数
课 前 自 主 导 学
量级是 10－15m，二者相差十万倍之多，故原子核在原子中所 占的体积是很小的．
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 选修3-5
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
课 前 自 主 导 学
本节知识是高考命题的重点， 一般以选择题的形式出现， 题目难度中等偏下.
菜 单
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教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
●新课导入建议 上节课我们学习了“电子的发现”，使人们认识到电子
教 学 方 案 设 计
是原子的组成部分．通常情况下，物质是不带电的，因此组 成物质的原子也是中性的，那么，电子既然在原子中带负电， 原子中必定还有带正电的部分，它们又是如何组成中性原子 的呢？今天我们就来学习这方面的知识．
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
可能使 α 粒子发生大角度偏转，更不能使 α 粒子反向弹回， 这与 α 粒子散射实验相矛盾．
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教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部 质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否 则，α 粒子大角度散射是不可能的．
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
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教 学 教 法 分 析

课堂检测
1.卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验, 获得了重要发现,关于α粒子散射实验的结果, 下列说法正确的是 ( ) A.说明了质子的存在 B.说明了原子核是由质子和中子组成的 C.说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量 都集中在一个很小的核里 D.说明了正电荷均匀分布 答案:C
2.(多选)关于原子的核式结构模型,下列说法 正确的是( ) A.原子中绝大部分是“空”的,原子核很小 B.电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对 它的库仑力 C.原子的全部电荷和质量都集中在原子核里 D.原子核的半径的数量级是10-10 m 答案:AB
汤姆孙的原子模型 汤姆孙于1898年提出了原子模型,他认为原 子是一个球体,正电荷弥漫性地均匀分布在整 个球体内,电子镶嵌在球中。
汤姆孙的原子模型,小圆点代表正电荷,大圆 点代表电子。
汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕 模型,该模型能解释一些实验现象,但后来被α 粒子散射实验否定了。
α粒子散射实验和核式结构模型 问题探究
同学们请思考下列问题
1.α粒子射入金箔时难免会与电子碰撞， 试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小？ （α粒子的质量约是电子质量的7300倍）
2.按照汤姆孙的原子模型,正电荷均匀的 分布在整个原子球体内,请分析:α粒子穿 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?
4.实验现象 (1)绝大多数的α粒子穿过金箔后,基本上仍 沿原来的方向前进。 (2)少数α粒子发生了大角度偏转;偏转的角 度甚至大于90°,它们几乎被“撞了回来”。 5.实验意义:卢瑟福通过α粒子散射实验,否 定了汤姆孙的原子模型,建立了核式结构模型。
典例剖析 【例题2】 右图为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意 图,图中的显微镜可在圆周轨道上转动,通过显微镜前 相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。

动画展示 粒子散射实验装置动画展示实验中，通过显微镜观察到的现象
（3）实验的观察结果
必须向学生明确：入射的 粒子分为三部分。大部分沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。
提问学生，师生共同用科学语言表述实验结果。
2．原子的核式结构的提出
（1）投影出三个问题让学生先自己思考，然后以四人小组讨论。其中第1、2个问题学生基本上能讨论出，第三个问题，通过师生共同分析，然后让学生小组讨论，进行逻辑推理得出原子的结构。
三个问题是：用汤姆孙的“枣糕模型”能否解释 粒子大角度散射请同学们根据以下三方面去考虑：
（1） 粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的
（2）按照“枣糕模型”， 粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转
（3）你认为原子中的正电荷应如何分布，才有可能造成 粒子的大角度偏转为什么
学生小组讨论、小组间互相提问，解答。
4．估计学生利用ɑ粒子散射实验现象进行讨论和通过观察实验现象推理出卢瑟福的原子的结构模型会有一定的困难；对提出的3个问题，前二个问题放手让学生进行小组讨论，对于问题3采用先让学生猜想，师生共同分析实验现象，然后再放手让学生小组讨论出原子的结构。
四、教学过程
（一）引入新课
讲述：汤姆孙发现电子，根据原子呈电中性，提出了原子的“枣糕模型”。
学生活动：师生共同得出汤姆孙的“枣糕模型”。
点评：用动画展示原子“枣糕模型”。
（二）进行新课
1． 粒子散射实验原理、装置
（1） 粒子散射实验原理：
汤姆孙提出的“枣糕模型”是否对呢
原子的结构非常紧密，用一般的方法是无法探测它的内部结构的，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击。而 粒子具有足够的能量，可以接近原子中心。它还可以使荧光屏物质发光。如果 粒子与其他粒子发生相互作用，改变了运动方向，荧光屏就能够显示出它的方向变化。研究高速的 粒子穿过原子的散射情况，是研究原子结构的有效手段。