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第23章

原子的结构

第23.1节

原子的核式结构

【问题与情境1】阴极射线的发现？

一．阴极射线的发现

1.1876年，德国

2.阴极射线的本质是电子流

【问题与情境2】电子的发现——阴极射线的研究

1890年，汤姆孙实验研究

1897年，阴极射线是电子，

1909-1913年，e1.6010二、电子的发现

1、汤姆生测比荷

2、密立根测电子的电荷量

1919C

e1.610C，m0.9110kg

【问题与情境3】汤姆生的原子模型

三、汤姆生模型——均匀结构(1897年，枣糕模型)

1.依据：

⑴电子的发现(1897年英国物理学家汤姆生通过对阴极射线的研究发现电子，证明电子的存在)．

⑵原子是中性。

2.模型——球形——均匀结构

(1)电子均匀镶嵌在球内

(2)正电荷、质量均匀分布在球内。

3.解决问题——原子是中性的

【问题与情境4】汤姆生的原子模型

四．α散射实验(1909-1911年) 1.预言——若汤姆生模型成立，α粒子通过金箔时几乎不偏。

2.结果

绝大多数——不偏转；

少数——有较大偏转；

极少数——大角度(大于900)的偏转，

个别α粒子发生反弹（1800）。

【问题与情境5】α散射实验与汤姆生的原子模型的矛盾？

3.α散射实验与汤姆生模型的矛盾。

大于900的大角度散射不存在，汤姆生的均匀结构模型不成立。

【问题与情境5】核式结构的建立

卢瑟福根据α粒子散射实验中α粒子的大角度散射现象，否定了汤姆生的均匀结构模型，建立了核式。

五、卢瑟福的原子模型——核式结构(1911年) 1．核式结构

原子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空间绕核高速旋转。

2．解释α散射实验；

(1)用α粒子作为“炮弹”的理由：

①质量和速度都较大；②可以使荧光物质发光．

(2)选用金箔作为“靶子”的理由：

①金原子核的电荷量较大；

②金原子核的质量较大，与α粒子作用可视为静止；

1

--30

③金的延展性好，可制成很薄的箔，能减少α粒子与金原子核发生二次碰撞的可能性．

(3)电子质量远远小于α粒子的质量(电子质量约为α粒子质量的1/7300)，对α粒子的运动基本没有影响，使α粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分．因为原子核很小，原子的大部分空间是空的，大部分α粒子穿过金箔时离核很远，受到的库仑力很小，运动几乎不受影响，只有少数α粒子从原子核附近飞过，受到原子核的库仑力较大，才发生较大角度的偏转．离原子核越近的α粒子受到的库仑力越大，偏转角越大．

六、原子的大小

α1、原子的大小：半径数量级d=10-10m,

2、原子核的大小：半径数量级10-15~10-14m

例题.(2011·上海)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构,正确反映实验结果的示意图是(D)。

【问题与方法】

一．α散射实验与原子结构

1．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确的是(A D) A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多

B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些

C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光

D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少

2．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(C

) A．证明了质子的存在

B．证明了原子核是由质子和中子组成的

C．证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内

D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动

3．关于α粒子散射实验( D

) A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度较大的偏转

B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小

C．α粒子在离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大

D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算原子核的大小

4．卢瑟福的原子核式结构理论的主要内容有(ACD) A．原子的中心有个核，叫原子核

B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中

C．原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里

D．带负电的电子在核外绕核旋转

5．关于α粒子散射实验(D

) A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度较大的偏转

B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小

C．α粒子在离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大

D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算原子核的大小

6．(2011年合肥市模拟)关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有(B C) A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内

B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据

C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路

2

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D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的

7．关于原子结构理论与α粒子散射实验的关系，下列说法正确的是( D

）

A．卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的枣糕模型是错误的

B．卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论

C．卢瑟福的α粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性

D．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

8.下列能揭示原子具有核式结构的实验是(

) A．光电效应实验

B．伦琴射线的发现

C．α粒子散射实验

D．氢原子光谱的发现

9.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图8所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(α粒子在b点时距原子核最近)，下列判断正确的是(

) A．α粒子的动能先增大后减小

B．α粒子的电势能先增大后减小

C．α粒子的加速度先变小后变大

D．电场力对α粒子先做正功后做负功

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