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第3节 “解剖“原子
温故知新
1.化学的发展，到18世纪，人们已经认识到我们的世界是由 组成的。
分子
2.分子的体积很小，直径的数量级为 。
10-10m
3.分子动理论内容：
（1）物质是由大量分子组成的;（2） 分子在不停的做无规则运动；（3） 分子之间有间隙；（4） 分子之间存在着相互的作用力。
物质
分子
想一想
思考：分子可以再分吗
人类探求真理的欲望总是没有止境的
分子还可以再分吗？分子是由什么组成的呢？
物质
分子

一、分子可以再分吗
大多数分子是由多个原子组成的，叫做多原子分子。有些分子是由单个原子组成的，叫做单原子分子。金属分子是由一个原子组成。
(a)石墨底层上的金原子
(b)铂原子
电子显微镜下的原子
想一想
物质
分子
原子

二、把“原子”切开
19世纪末，科学家用真空管进行放电实验时，发现管的阴极能发出一种射线。
阴极射线实验
汤姆生
（1856—1940）
1897年，英国科学家汤姆生进行了认真的实验研究，确定这种射线是由一种带负电的微粒组成的，它们是从原子的内部发出的，这种微粒叫电子。
电子是比分子、原子更小的物质粒子。它的质量mc=9.11×10-31kg，约等于氢原子质量的1/1837，半径小于10-16m。
原子内部有带负电的电子，整个原子却不对外显示电性，并且十分稳定。原子的这种特性启示人们，原子内部一定还有带正电的部分。因此，电子的发现，使人们认识到原子也是 有复杂结构的。
三、原子结构的两种模型
由于原子、电子都很小，在无法用一起对它们直接观察时，只能借助某些实验，利用已有的知识，通过想象、类比等方法，构建出它们的模型。其中最有影响的是由汤姆生和他的学生卢瑟福提出的两种原子结构模型。
1.汤姆生——“枣糕模型”
汤姆生原子模型的切面图
汤姆生认为，原子像一个实心球体，均匀分布着带正电的粒子，电子镶嵌在其中，犹如糕中的枣儿，因此被称为“枣糕模型”。
2.卢瑟福——“核式模型”
卢瑟福
α粒子散射实验示意图
1911年，卢瑟福进行了α射线（带正电的粒子流）轰击金箔的实验。
卢瑟福的原子结构模型
卢瑟福的原子核式结构模型：
原子中间有一个带正电的核，它只占极小的体积，却集中了原子的几乎全部质量，带负电的电子像行星环绕太阳一样在核外较大空间绕核高速旋转，这一模型称为“核式模型”。
卢瑟福(E·Rutherford)原子核式结构模型
原子核
电子
卢瑟福的“核式模型”否定了汤姆生的“枣糕模型”，但它并不是完美的。以后的实验进一步表明，原子中的电子并不像行星环绕太阳运转时那样有固定的轨道。而是形成电子云分布在原子核的外围。
电子云
物质
分子
原子
电子
原子核


例1 1911年，卢瑟福在a粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型。下列关于这个模型的说法中正确的是（　　）
A．原子核占据了原子内大部分空间
B．原子核位于原子的中心
C．电子静止在原子核周围
D．原子核带负电
练一练
B
四、原子核内部有些什么
科学家发现，氢原子的结构最简单，核外只有一个电子（如图所示）。如果把电子的电荷量作为一个单位的负电荷两，则氢原子核的电荷量便是一个单位的正电荷量。这种具有单位正电荷量的氢原子和叫做质子。实验表明，质子不仅是氢原子和核，也是其他原子核的组成部分。
氢原子结构图
查德威克
（1891—1974）
1932年，英国物理学家查德威克从实验中发现，原子中还有一种不带电的粒子，它的质量跟质子差不多，这种粒子叫做中子。
原子结构示意图
质子和中子统称为核子。原子核中的质子和中子的数目称作核子数。各种元素原子核的质子数和核子数一般是不同的。
物质
分子
原子
原子核
核外电子
中子
质子
五、原子的结构
现在，我们知道，原子是由原子核和核外绕核高速旋转的带负电的电子组成的；而原子核式由带正电的质子和不带电的中子组成的（如图所示）。
原子结构图
进一步的研究表明，大多数原子直径的尺寸约10-10m，而原子核直径的尺寸只有10-15~10-14m。如果把原子想象成篮球一样的大小，那么原子核就比一粒砂子还小。
想一想
原子核是有结构的，那么，质子和中子能不能再分呢？
科学家正在进一步探索质子和中子的内部结构和运动规律，并且已经取得巨大进展。到目前为止，科学家已普遍确认质子、中子等也有内部结构，它们是由一种叫做夸克的更小微粒组成的（如图所示）。
质子和中子的组成
从17世纪开创近代物理后的几百年，人们对物质结构的探索日益深入，目前，人们认识到的微观世界的尺度大致如图所示。
人们认识到的微观世界的尺度
例2 汤姆生最早发现了原子中存在一种带负电荷的粒子，证明了原子是可以再分的。汤姆生发现的这一粒子是（　　）
A．质子
B．中子
C．电子
D．原子核
练一练
C
例3 2020年春节注定不平凡，“新冠病毒”引起的肺炎在武汉蔓延开来。但是，在党中央的领导下，全国人民万众一心，共同抗疫，很快迎来了胜利的曙光。已知“新冠病毒”的直径约为10-7m，原子的直径约为10-9m。以下微粒由大到小排列正确的是（　　）
A．新冠病毒 原子 夸克 原子核 质子
B．原子 新冠病毒 质子 原子核 夸克
C．新冠病毒 原子 原子核 质子 夸克
D．原子 质子 原子核 夸克 新冠病毒
练一练
C
原子
结构
原子核（卢瑟福）
课堂小结
核外电子（汤姆生）
质子
中子(查德威克）
夸克
夸克

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