沪教版(上海)物理高二第二学期(试用版)-第十二章 A 原子的核式结构 教案 .pdfVIP

A 原子的核式结构 一、 教学目标： 1、知道电子是原子的组成部分；知道卢瑟福α粒子散射实验；知道原子的核式结构模型 2、通过学习，感受物理学的研究方法——提出假设、建立物理模型、实验验证等方法 3、通过了解人们对物质微观结构的认识是一个不断深化的过程，树立科学的物质观 二、 教学重难点： 重点：（1）卢瑟福α粒子散射实验的结果 （2）卢瑟福的原子核式结构学说的主要论点 难点：对卢瑟福α粒子散射实验装置、实验结果的理解 三、教学过程： （一）电子的发现： 很早以前，人们认为物质是由分子构成，分子又由原子组成，而“原子”一词来自于希 腊文，是“不可分割”的意思。 （观看阴极管模拟实验） 19 世纪后半期，科学家们在研究稀薄气体放电时发现当玻璃管内气体足够稀薄时，阴 极会发出一种射线，这种射线能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，称为阴极射线。英国物理 学家汤姆孙对阴极射线进行了一系列的研究，1897 年他确认阴极射线是带负电的粒子。汤 姆孙研究了阴极射线在电场、磁场中的偏转，根据汤姆孙数据计算出了这种粒子的荷质比， 并发现用不同的物质做成的阴极发出的射线都有相同的荷质比，表明不同的物质都能发出这 种带电粒子，它是构成物质的共有成分。汤姆孙测得的阴极射线粒子的荷质比，大约是当时 已知的氢离子荷质比的2000倍。后来汤姆孙测得的阴极射线粒子与氢离子的电荷大小基本 相同，由此可知阴极射线粒子的质量比氢离子的质量小得多，后来人们逐渐把这种粒子称为 电子。氢原子是当时已知的质量最小的原子，由电子质量比氢离子的质量小得多，汤姆孙认 为电子是组成原子的基本部分。由于电子的发现，人们认识到原子不是组成物质的最小微粒， 原子是可分的，其内部也有结构。此后围绕着原子结构的问题，原子物理以飞跃的速度发展， 人们对物质结构的认识进入了一个新时代。汤姆孙因此获得1906年诺贝尔物理学奖，而且 被后人誉为“最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。 （二）汤姆孙的原子结构模型 原子的内部结构无法用肉眼看到，也无法用当时最先进的显微镜观测到，所以人们开始 根据已知的实验事实，提出假说与物理模型来模拟研究的对象。1904 年，汤姆孙首先提出 了原子的“葡萄干蛋糕模型”。 原子的“葡萄干蛋糕模型”（观看课件）：原子的正电荷和质量均匀分布在原子体内，带 负电的电子镶嵌在原子体内。 （三）卢瑟福的原子核式结构模型 为检验汤姆孙提出的原子结构模型，1909年英国物理 学家卢瑟福与他的同事们做了著名的“α粒子散射实验” 1、α粒子散射实验： （1）实验装置： （2）操作说明： 放射源发出一束很细的α 射线，射到金箔上，当α 粒子穿过金箔后，射到荧光屏上产 生一个个的闪光点，这些闪光点用显微镜来观察。 为了避免 α 粒子与空气分子碰撞而影响实验结果，整个装置放在一个抽成真空的容器 内，带有荧光屏的显微镜能够围绕金箔在一个圆周上移动，以便观察到穿过金箔后偏转角度 不同的α粒子。 （3）实验结果：（观看模拟演示） 1）、绝大多数的α粒子穿过金箔后与原来的运动方向偏离不多 2）、少数α粒子产生较大角度的偏转 3）、极少数α粒子产生超过90°的大角度偏转，个别α粒子甚至被弹回 分析：A、绝大多数的α粒子穿过金箔后方向没有明显改变，表明α粒子在穿过时基本没有 受到力的作用，说明原子中的绝大部分几乎是空的 B、极少数α粒子的偏转角超过90°，有的甚至几乎180°反弹，表明α粒子在原子 中的某些地方受到了质量、电量均比α粒子本身大得多的原子核的作用，说明原 子核比原子小得多。 C、由于电子带负电，，其质量约为α粒子的 1/7300，不可能使动能较大的α粒子产 生大角度偏转。α粒子带正电，它的偏折是由于受到原子内正电荷的排斥而发生的。 若按汤姆孙原子模型，原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，α粒子穿过 原子时由于周围正电荷对它的斥力有一部分互相抵消，使 α 粒子偏转的力也不会 很大，因此 α 粒子产生大角度偏转说明汤姆孙原子模型与事实不符 （观看模拟演 示） （4）、轨迹图： 1、3、4、6、7、9 等绝大多数α 粒子穿过原子时离核较远， 受到库仑斥力很小，运动方向几