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学案2

学案 2
[学习目标定位]
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原子的结构

1.知道 α 粒子散射实验的实验方法和实验现象 . 2.知道卢瑟福原子核式结构模型的主要内容 . 3.能说出原子和原子核大小的数量级.

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1.汤姆生的原子模型

球体 汤姆生提出了原子模型,他认为原子是一个 ____________ , 正电荷 电子 镶嵌其 __________ 弥漫性地均匀分布在整个球体内, ________
中.

汤姆生的原子模型被称为葡萄干布丁模型.该模型能解释一些

α 粒子散射 实验否定了. 实验现象,但后来被______________

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2. α 粒子散射实验 (1)α 粒子 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
氦原子核 子的 ____________ ,由 ________ 两个 中子和 ________ 两个 质子组成,质量
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氢原子 的 4 倍、电子的 7 300 倍. 为 __________

(2)实验结果
少数 绝大多数 ____________α 粒子穿过金箔后仍沿原方向前进. ________α 粒

子发生大角度偏转,并且有极少数 α 粒子的偏转角超过了 90° . (3)卢瑟福的核式结构模型 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.

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3.原子核的大小 对于一般的原子核,实验确定的原子核半径 R 的数量级为
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10 m~10 m , 而 整 个 原 子 半 径 的 数 量 级 大 约 是 __________________
-10 10 m .因而原子内部十分“空旷”. __________

-15

-14

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一、 α 粒子散射实验 [问题设计] 阅读课本“ α 粒子散射实验 ”,回答下列问题: (1)α 粒子散射实验装置由几部分组成?实验过程是怎样的? (2)α 粒子散射实验的实验现象是什么?
答案 (1)实验装置:

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单位的正电,质量为氢原子质量的 4 倍.

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① α 粒子源:钋放在带小孔的铅盒中,放射出高能 α 粒子,带两个

②金箔:特点是金原子的质量大,且易延展成很薄的箔. ③显微镜:能绕金箔在水平面内转动.
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④荧光屏:荧光屏装在放大镜上.
⑤整个实验过程在真空中进行.金箔很薄,α 粒子(4 2He)很容易穿过.

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 粒子有库仑力作用,一些 α 粒子会改变原 来的运动方向.带有显微镜的荧光屏可以沿图中虚线转动,以统计 向不同方向散射的 α 粒子的数目.

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(2)α 粒子散射实验的实验现象:
本 学 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 案 . 栏 粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于 90 ° 目 开 关

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[要点提炼]

α 粒子源 、________ 金箔 显微镜 、荧 1.α 粒子散射实验装置由 ____________ 、__________
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 ________中. 本 学 原来的 方向 实验发现: 绝大多数 α 粒子穿过金箔后基本上仍沿 __________ 案 2. 栏 大角度 前进,有少数 α 粒子发生了 __________ 偏转. 目 开 关 3. α 粒子散射实验的结果用汤姆生的“葡萄干布丁模型”无法解释.

真空

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二、卢瑟福原子核式结构模型 [问题设计]
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按照汤姆生的原子模型, 正电荷弥漫性均匀分布在原子内, α 粒子穿 过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡,对 α 粒子 运动的影响不会很大,因而不会发生大角度散射现象,这与实验结 果相矛盾.为了解释实验结果,卢瑟福提出了怎样的原子模型?用 该模型怎样解释 α 粒子散射实验的实验现象?

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答案

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卢瑟福提出了原子核式结构模型.它认为原子由原子核和核外

电子构成. 利用原子核式结构模型能很好地解释 α 粒子散射实验: 当α 粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力很小,α 粒子就像 穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变很小,因为原子核
本 学 核穿过时, 才受到很大的库仑斥力, 偏转角才很大, 而这种机会很少. 如 案 栏 果 α 粒子正对着原子核射来,偏转角几乎达到 180° ,这种机会极少, 目 开 如图所示. 关

很小,所以绝大多数 α 粒子不发生偏转.只有当 α 粒子十分接近原子

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[要点提炼] 1.卢瑟福原子核式结构模型

原子核 在 原 子 中 心 有 一 个 很 小 的 核 , 叫 ____________ .原子的全部
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带负电的电子 正电荷 质量 都集中在核里,________________ __________ 和几乎全部 ________
在核外空间绕核旋转. 2.在 α 粒子散射实验中,当 α 粒子离带正电的原子核很远时,受到的

小 ,运动方向几乎 ________ 不变 ,少数 α 粒子离带正电 库仑斥力很 ______ 大 , 运 动 方向 发 生 较 的 原 子 核很 近 时, 受到 的 库仑 斥 力很 ______ 大 的改变,因而发生大角度偏转. ______

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例1

(单选)如图 1 所示为卢瑟福和他的同事们做 α 粒子散射实验装置 ( )

的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的 A、B、C、D 四个 位置时,观察到的现象,下述说法中错误的是
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图1 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

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解析
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根据 α 粒子散射现象, 绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原方向前

进,少数 α 粒子发生较大偏转,偏转的角度甚至大于 90° ,也就是说它 们几乎被“撞了回来”.故本题应选 C.
答案 C

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针对训练 1

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(单选)对 α 粒子散射实验装置的描述,你认为正确的是 ( A )

A.实验器材有 α 粒子源、金箔、带有荧光屏的显微镜 B.金箔的厚度对实验无影响 C.如果不用金箔改用铝箔,就不会发生散射现象
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D.实验装置放在空气中和真空中都可以

解析

实验所用的金箔的厚度极小,如果金箔的厚度过大,α 粒子穿

过金箔时必然受到较大的阻碍作用而影响实验效果,B 项错. 如果改用铝箔,由于铝核的质量仍远大于 α 粒子的质量,散射现象 仍然发生,C 项错. 空气的流动及空气中有许多漂浮的分子,会对 α 粒子的运动产生影

响,实验装置是放在真空中进行的,D 项错.
正确选项为 A.

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例2 (单选 )卢瑟福原子核式结构理论的主要内容不包括

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( B )

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.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
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D.带负电的电子在核外绕着核旋转
解析 卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是: 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,由此可见, B 选项错误,本题选 B.

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针对训练 2

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(单选)在卢瑟福 α 粒子散射实验中,只有少数 α 粒子发生 ( A )

了大角度偏转,其原因是 B.正电荷在原子内是均匀分布的
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A.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里 C.原子中存在着带负电的电子 D.原子的质量在原子核内是均匀分布的
解析 本题考查了学生对 α 粒子散射实验结果与原子的核式结构 关系的理解.原子的核式结构正是建立在 α 粒子散射实验结果基 础上的,C、D 的说法没有错,但与题意不符.

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1. (单选 )卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用 α 粒子轰击 金箔,实验中发现 α 粒子
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(

)

A.全部穿过或发生很小偏转 B.绝大多数穿过,只有少数发生较大偏转,有的甚至被弹回 C.绝大多数发生很大偏转,甚至被弹回,只有少数穿过 D.全部发生很大偏转

解析

卢瑟福的 α 粒子散射实验结果是绝大多数 α 粒子穿过金

箔后仍沿原来的方向前进,故选项 A 错误.

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α 粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转, 并且有极少数 α 粒 子偏转角超过了 90° ,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到 180° ,故
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选项 B 正确,选项 C、 D 错误.
答案 B

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2. (单选 )卢瑟福的 α 粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况 ( D ) A.原子内存在电子
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B.原子的大小为 10

- 10

m

C.原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上 D.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里

解析

根据 α 粒子散射实验现象,绝大多数 α 粒子穿过金箔后

沿原来方向前进, 少数发生较大的偏转, 极少数偏转角超过 90° , 可知 C 错, A 与题意不符.

而实验结果不能判定原子的大小为 10-10 m,B 错,故选 D.

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3.(单选 )关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容, 下列叙述正确的 是 A.原子是一个质量分布均匀的球体
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( B )

B.原子的质量几乎全部集中在原子核内 C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内 D.原子半径的数量级是 10
-10

m,原子核半径的数量级是 10

-10

m

解析

根据卢瑟福的原子核式结构学说,可知选项 B 正确.

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4. (单选 )当 α 粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中, 下列说法正 确的是 B. α 粒子一直受到原子核的斥力作用 C. α 粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用 D. α 粒子一直受到库仑斥力,速度一直减小 ( B ) A. α 粒子先受到原子核的斥力作用,后受原子核的引力的作用
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解析

α 粒子与金原子核带同种电荷,两者相互排斥,故 A、C

错误,B 正确;

α 粒子在靠近金原子核时斥力做负功,速度减小,远离时斥力 做正功,速度增大,故 D 错误.

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5. (单选 )卢瑟福对 α 粒子散射实验的解释不正确的是 B.使 α 粒子产生偏转的力是库仑力
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( A )

A.使 α 粒子产生偏转的主要是原子中电子对 α 粒子的作用力 C.原子核很小, α 粒子接近它的机会很小,所以绝大多数的 α 粒 子仍沿原来的方向前进 D. 能发生大角度偏转的 α 粒子是穿过原子时离原子核近的 α 粒子

解析

原子核带正电,与 α 粒子间存在库仑力,当 α 粒子靠近

原子核时受库仑力而偏转,电子对它的影响可忽略,故 A 错, B 对; 由于原子核非常小,绝大多数粒子经过时离核较远,因而运动
方向几乎不变,只有离核很近的 α 粒子受到的库仑力较大,方 向改变较多,故 C、D 对,本题选 A.


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