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鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第2节 原子的核式结构模型教学演示课件ppt
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第2节 原子的核式结构模型教学演示课件ppt，共40页。PPT课件主要包含了必备知识自主学习，关键能力合作探究，课时作业巩固演练，课堂检测素养达标，绝大多数，原来的，较大的，极少数，原路弹回，原子核等内容，欢迎下载使用。
[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解α粒子散射实验的原理、现象和结论。2．知道卢瑟福的原子核式结构内容和意义。3．知道原子和原子核大小的数量级。科学思维：1.领会卢瑟福原子核式结构实验的科学方法，培养学生的抽象思维能力和想象能力。2．利用动力学观点与方法分析α粒子运动情形与轨迹。3．利用能量观点分析计算库仑力对α粒子做功情况。
一、α粒子散射实验1．实验装置(如图)：
2．实验方法用由放射源发射的α粒子束轰击_____，利用荧光屏接收，探测通过_____后的α粒子分布情况。3．实验结果__________α粒子穿过金箔后仍沿________方向前进，但是有_____α粒子发生了_______偏转，有________α粒子的偏转角超过了____，有的甚至被__________，α粒子被反射回来的概率竟然有________。
二、卢瑟福原子模型1．核式结构模型原子内部有一个很小的核，称为_______，原子的___________以及________________都集中在________内，带负电的______绕核运动。原子的核式结构模型又被称为______模型。2．原子的大小(1)原子直径数量级：______m。(2)原子核直径数量级：______m。
自主评价———————————————————1．判断下列说法的正误。(1)α粒子散射实验证实了汤姆孙的“葡萄干面包”原子模型。( )(2)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动。( )(3)原子核的电荷数等于核中的中子数。( )(4)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。( )
2．(多选)卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是( )A．解释α粒子散射现象B．用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小C．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子D．卢瑟福通过α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
解析：α粒子散射实验现象与汤姆孙的枣糕模型相矛盾，卢瑟福的原子核式结构模型合理解释了该实验现象，并通过实验数据估算出了原子核直径的数量级为10－15 m，故A、B正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子是由原子核和核外电子组成的，但不能说明原子核内存在质子，故C错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，但不能证明原子核是由质子和中子组成的，故D错误。答案：AB
要点1 α粒子散射实验现象的分析与理解[探究导入] 如图所示为1909年英籍物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：
(1)什么是α粒子？(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？(3)实验现象如何？(4)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？
提示：(1)α粒子(He)是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核。质量是电子的7 300倍。(2)①α粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子。②带荧光屏的放大镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向。带有放大镜的荧光屏可以沿题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目。
(3)α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°。(4)α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射。
1．α粒子散射实验装置(如图)
2．实验现象(如图)(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。(2)少数α粒子发生较大的偏转。(3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°。
3．实验现象的分析(1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变。(2)汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射。(3)少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量比它本身大得多的物质的作用。(4)绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内。
[典例1] (多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构。如图为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动。当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是( )
A．在1处看到的闪光次数最多B．2处的闪光次数比4处多C．3和4处没有闪光D．4处有闪光但次数极少
[解析] 在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，则在1处看到的闪光次数最多，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子被反弹回来，在2、3、4位置观察到的闪光次数依次减少，故C错误，B、D正确。[答案] ABD
[规律总结]解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：(1)明确实验装置的组成及各部件的作用。(2)弄清实验现象，知道“绝大多数”“少数”和“极少数”α粒子的运动情况及原因。
1．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为( )A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞时受力极小，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子
要点2 原子的核式结构模型与原子核的组成1．原子的核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，称为原子核，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运动。2．原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子的原子序数。3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数。
4．原子核的大小：原子直径的数量级为10－10 m，原子核直径的数量级为10－15 m，原子核的直径只相当于原子直径的十万分之一，体积只相当于原子体积的10－15。
[典例2] (多选)根据卢瑟福的原子核式结构理论，下列对原子结构的认识中，正确的是( )A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外运动，库仑力提供向心力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10 m
[解析] 卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核半径的数量级为10－15 m，原子半径的数量级为10－10 m，原子半径是原子核半径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以A、B、C正确，D错误。[答案] ABC
要点3 α粒子散射实验中α粒子的轨迹与受力1．α粒子的运动情况在离原子核较远处，α粒子近似做匀速直线运动。在α粒子靠近原子核的运动过程中，库仑斥力随运动距离和运动方向的变化而变化，是变力。所以α粒子做变速运动，当运动方向与α粒子和原子核的连线不在同一方向上时，α粒子做变速曲线运动，受库仑斥力作用，曲线向原子核外侧弯曲且库仑斥力方向与速度方向分布于轨迹两侧。
2．库仑力对α粒子的做功情况(1)当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。(2)当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。
[典例3] 如图所示为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为( )A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹cD．轨迹d
[解析] 卢瑟福通过研究α粒子散射提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越大，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，故A正确，B、C、D错误。[答案] A
2．如图所示，根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从A运动到B再运动到C的过程中，下列说法中正确的是( )A．动能先增大后减小B．电势能先减小后增大C．电场力先做负功后做正功，总功等于零D．加速度先减小后增大
1．如图所示为卢瑟福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。下列说法中正确的是( )
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹
解析：α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射，所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，A、B错误；α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，D错误，C正确。答案：C
2．(多选)关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是( )A．该实验说明原子中正电荷是均匀分布的B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用C．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构理论
解析：在α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的物质存在；二是这一物质带有较大的正电荷；三是这一物质的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故A错误，B、C正确；卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，D正确。答案：BCD
3．(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )A．原子的中心有个核，称为原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内D．带负电的电子在核外绕着核旋转
解析：卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，由此可见B错误，A、C、D正确。答案：ACD
[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解α粒子散射实验的原理、现象和结论。2．知道卢瑟福的原子核式结构内容和意义。3．知道原子和原子核大小的数量级。科学思维：1.领会卢瑟福原子核式结构实验的科学方法，培养学生的抽象思维能力和想象能力。2．利用动力学观点与方法分析α粒子运动情形与轨迹。3．利用能量观点分析计算库仑力对α粒子做功情况。
一、α粒子散射实验1．实验装置(如图)：
2．实验方法用由放射源发射的α粒子束轰击_____，利用荧光屏接收，探测通过_____后的α粒子分布情况。3．实验结果__________α粒子穿过金箔后仍沿________方向前进，但是有_____α粒子发生了_______偏转，有________α粒子的偏转角超过了____，有的甚至被__________，α粒子被反射回来的概率竟然有________。
二、卢瑟福原子模型1．核式结构模型原子内部有一个很小的核，称为_______，原子的___________以及________________都集中在________内，带负电的______绕核运动。原子的核式结构模型又被称为______模型。2．原子的大小(1)原子直径数量级：______m。(2)原子核直径数量级：______m。
自主评价———————————————————1．判断下列说法的正误。(1)α粒子散射实验证实了汤姆孙的“葡萄干面包”原子模型。( )(2)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动。( )(3)原子核的电荷数等于核中的中子数。( )(4)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。( )
2．(多选)卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是( )A．解释α粒子散射现象B．用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小C．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子D．卢瑟福通过α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
解析：α粒子散射实验现象与汤姆孙的枣糕模型相矛盾，卢瑟福的原子核式结构模型合理解释了该实验现象，并通过实验数据估算出了原子核直径的数量级为10－15 m，故A、B正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子是由原子核和核外电子组成的，但不能说明原子核内存在质子，故C错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，但不能证明原子核是由质子和中子组成的，故D错误。答案：AB
要点1 α粒子散射实验现象的分析与理解[探究导入] 如图所示为1909年英籍物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：
(1)什么是α粒子？(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？(3)实验现象如何？(4)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？
提示：(1)α粒子(He)是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核。质量是电子的7 300倍。(2)①α粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子。②带荧光屏的放大镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向。带有放大镜的荧光屏可以沿题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目。
(3)α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°。(4)α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射。
1．α粒子散射实验装置(如图)
2．实验现象(如图)(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。(2)少数α粒子发生较大的偏转。(3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°。
3．实验现象的分析(1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变。(2)汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射。(3)少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量比它本身大得多的物质的作用。(4)绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内。
[典例1] (多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构。如图为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动。当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是( )
A．在1处看到的闪光次数最多B．2处的闪光次数比4处多C．3和4处没有闪光D．4处有闪光但次数极少
[解析] 在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，则在1处看到的闪光次数最多，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子被反弹回来，在2、3、4位置观察到的闪光次数依次减少，故C错误，B、D正确。[答案] ABD
[规律总结]解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：(1)明确实验装置的组成及各部件的作用。(2)弄清实验现象，知道“绝大多数”“少数”和“极少数”α粒子的运动情况及原因。
1．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为( )A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞时受力极小，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子
要点2 原子的核式结构模型与原子核的组成1．原子的核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，称为原子核，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运动。2．原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子的原子序数。3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数。
4．原子核的大小：原子直径的数量级为10－10 m，原子核直径的数量级为10－15 m，原子核的直径只相当于原子直径的十万分之一，体积只相当于原子体积的10－15。
[典例2] (多选)根据卢瑟福的原子核式结构理论，下列对原子结构的认识中，正确的是( )A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外运动，库仑力提供向心力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10 m
[解析] 卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核半径的数量级为10－15 m，原子半径的数量级为10－10 m，原子半径是原子核半径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以A、B、C正确，D错误。[答案] ABC
要点3 α粒子散射实验中α粒子的轨迹与受力1．α粒子的运动情况在离原子核较远处，α粒子近似做匀速直线运动。在α粒子靠近原子核的运动过程中，库仑斥力随运动距离和运动方向的变化而变化，是变力。所以α粒子做变速运动，当运动方向与α粒子和原子核的连线不在同一方向上时，α粒子做变速曲线运动，受库仑斥力作用，曲线向原子核外侧弯曲且库仑斥力方向与速度方向分布于轨迹两侧。
2．库仑力对α粒子的做功情况(1)当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。(2)当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。
[典例3] 如图所示为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为( )A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹cD．轨迹d
[解析] 卢瑟福通过研究α粒子散射提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越大，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，故A正确，B、C、D错误。[答案] A
2．如图所示，根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从A运动到B再运动到C的过程中，下列说法中正确的是( )A．动能先增大后减小B．电势能先减小后增大C．电场力先做负功后做正功，总功等于零D．加速度先减小后增大
1．如图所示为卢瑟福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。下列说法中正确的是( )
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹
解析：α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射，所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，A、B错误；α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，D错误，C正确。答案：C
2．(多选)关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是( )A．该实验说明原子中正电荷是均匀分布的B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用C．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构理论
解析：在α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的物质存在；二是这一物质带有较大的正电荷；三是这一物质的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故A错误，B、C正确；卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，D正确。答案：BCD
3．(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )A．原子的中心有个核，称为原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内D．带负电的电子在核外绕着核旋转
解析：卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，由此可见B错误，A、C、D正确。答案：ACD
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