2020高中物理选修3-5同步第十八章 2 原子的核式结构模型

2 原子的核式结构模型

[学习目标] 1.知道汤姆孙的原子结构模型.2.了解α粒子散射实验的原理、现象和结论.3.知道卢瑟福的原子核式结构内容和意义.4.知道原子和原子核大小的数量级以及原子核的电荷数和核外电子数的关系.5.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力．

一、汤姆孙的原子模型

1．汤姆孙原子模型：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，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”，如图1.

图1

2．α粒子散射实验：

(1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中． (2)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”． (3)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． 二、卢瑟福的核式结构模型

1．核式结构模型：1911年由卢瑟福提出．在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动． 2．原子核的电荷与尺度

[即学即用] 判断下列说法的正误．

(1)汤姆孙的枣糕模型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．( √ ) (2)α粒子带有一个单位的正电荷，质量为氢原子质量的2倍．( × ) (3)α粒子散射实验证实了汤姆孙的枣糕式原子模型．( × )

(4)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．( √ )

(5)原子核的电荷数等于核中的中子数．( × )

(6)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷．( √ )

一、对α粒子散射实验的理解与分析

[导学探究] 如图2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：

图2

(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？

4He)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答案 (1)α粒子(2

氦原子核，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． (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．

[知识深化] 1．实验现象

(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°. 2．理解

(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、电荷量均比它本身大得多的物体的作用．

(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．

例