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原子的核式结构模型
第四章 第三节
学习目标
1．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。
2．知道 粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。
3.通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。
一百多年前：
汤姆孙首次发现了电子，并知道电子是原子的 组成部分，原子也有内部结构。
化学反应中原子的种类和数目不变，原子是组成
物质的最小微粒；
公元前5世纪：
希腊哲学家提出物质是由不可分的微粒组成的；
19世纪末：
历史回顾
思考：那么，这两种物质是怎样构成原子的呢？
电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，几乎占有原子的全部质量。
电子
正电荷
原子是一个球体，正电荷均匀分布在球体中，电子镶嵌在正电荷液体中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“枣糕模型”。
一.汤姆孙的原子模型
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。
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一亿分之一厘米。
研究方法：利用高能的粒子撞击原子
卢瑟福
分析实验现象
认识原子的内部结构
卢瑟福
1909～1911年，卢瑟福、盖革和马斯顿的α粒子散射实验。
1.实验目的
2.实验方法和器材
3.实验过程
4.实验现象及分析
5.实验结论
二、α粒子散射实验
α粒子：带两个单位正电荷，质量约是氢原子质量的4倍，约是电子质量的7300倍
2、实验器材
放射源：放射性元素钋（Po）放出α粒子；
金 箔：作为靶子，厚度极小，可达1μm；
荧光屏：α粒子打在上面发出闪光；
显微镜：能够绕金箔在水平面内运动；
α 粒子：从放射源射出来的α 粒子动能很大，打到荧光屏上能产生一个亮斑，可用显微镜观察
为什么用金？
整个装置放在一个抽真空的容器内
3、实验过程
整个观察过程是十分艰苦的，所用时间也相当长
你能总结出实验现象吗？
4、实验现象及分析
1、绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进；
2、少数α粒子发生了较大的偏转；
极少数α粒子的偏转超过90°；
3、有的（个别）甚至几乎达到180°；
卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说：“这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你对一张纸发射炮弹，结果被弹回来而打到自己身上……”
为什么会这样说？汤姆孙枣糕原子模型能否解释这种现象？
4、实验现象及分析
（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，粒子出现大角度散射有没有可能是原子中正电荷造成的？
卢瑟福根据他的导师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，散射角不超过零点几度，发生大角度偏转的概率几乎是零．
枣糕模型无法解释α粒子散射实验现象！
1、绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进；
2、少数α粒子发生了较大的偏转；
极少数α粒子的偏转超过90°；
3、有的（个别）甚至几乎达到180°；
说明原子中绝大部分是空的。
可见α粒子受到较大的库仑力作用。
电量和质量分布范围很小，集中在一个核上。
你认为原子中的正电荷和质量应如何分布？
动画
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。
三、原子的核式模型
实验现象
分析推理
构造模型
局限性：只研究解释了原子的内部结构，无法研究原子核的内部结构等
体育场
四、原子核的尺度
原子
原子核
α粒子散射实验的应用
思
考
1、在α粒子散射实验中，为什么不用铁板、纸张、铅箔，而是用“金箔”呢？实验中利用了金箔的哪些特性？
2、α粒子散射实验的装置必须置于真空中吗？
第三章
金的延展性好，核电荷量大，核质量大
练
习
1.下列说法中正确的是（ ）
A.卢瑟福提出的原子的核式结构学说也具有一定的局限性
B.α粒子散射实验揭示了原子的全部正电荷都集中在原子核里
C.汤姆生发现电子揭示了原子核内部有复杂结构
D.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构
练
习
2、在卢瑟福的 α 粒子散射实验中，有少数 α 粒子发生大角度偏转，其原因是（ ）
A、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B、正电荷在原子中是均匀分布的
C、原子中存在着带负电的电子
D、原子只能处于一系列不连续的能量状态中
本节课学习总结
请同学们根据这节课的学习，认真概括总结一下你的学习体会，并把它写在你的笔记本上。
1 .α粒子散射实验装置、现象、意义
2．卢瑟福原子核式结构模型
3．原子核与原子大小的数量级
课堂小结
你掌握了吗？

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