第1頁，共56頁。第2頁，共56頁。第3頁，共56頁。第4頁，共56頁。第5頁，共56頁。第6頁，共56頁。第7頁，共56頁。第8頁，共56頁。第9頁，共56頁。第10頁，共56頁。一、α粒子散射實驗與核式結構模型第11頁，共56頁。α粒子所受金原子核的斥力最大(3)如果α粒子正對著原子核射來，偏轉角幾乎達到180°，這種機會極少，如圖所示.【解題指導】審題時應重點關注以下幾點(1)當α粒子靠近原子核時，庫侖斥力做負功，電勢能增加.關于α粒子散射實驗的裝置,下列說法正確的是()該實驗可以在空氣環境中進行該實驗可以在空氣環境中進行放在B位置時,相同時間內觀察到屏上的閃光次數只比A位置稍少些只有少數α粒子發生大角度散射的原因是原子的全部正電荷和幾乎全部質量集中在一個很小的核上電子繞核運動的等效電流：α粒子穿過原子時，只有少數粒子發生大角度偏轉的原因是原子核很小，α粒子接近原子核的機會很小(2)原子的核式結構與原子的棗糕模型的根本區別(4)原子核帶正電，其周圍的電場相當于正點電荷的電場，注意應用其電場線和等勢面的特點.【解題指導】審題時應重點關注以下幾點α粒子與金核197Au發生正碰時，如果α粒子能接近金核的1.α粒子散射實驗與湯姆孫的原子模型的沖突分析.(1)分析否定的原因①由于電子質量遠小于α粒子質量，所以電子不可能使α粒子發生大角度偏轉.②使α粒子發生大角度偏轉的只能是原子中帶正電的部分，按照湯姆孫原子模型，正電荷在原子內是均勻分布的，α粒子穿過原子時，它受到的兩側斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子發生大角度偏轉，更不可能使α粒子反向彈回，這與α粒子的散射實驗相矛盾.第12頁，共56頁。③實驗現象表明原子絕大部分是空的，除非原子的幾乎全部質量和所有正電荷都集中在原子中心的一個很小的核上，否則，α粒子大角度散射是不可能的.(2)原子的核式結構與原子的棗糕模型的根本區別第13頁，共56頁。2.原子的核式結構模型對α粒子散射實驗結果的解釋：(1)當α粒子穿過原子時，如果離核較遠，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運動方向改變很小，因為原子核很小，所以絕大多數α粒子不發生偏轉.(2)只有當α粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖力作用，偏轉角才很大，而這種機會很少.第14頁，共56頁。(3)如果α粒子正對著原子核射來，偏轉角幾乎達到180°，這種機會極少，如圖所示.第15頁，共56頁。

盧瑟福根據α粒子散射實驗估算出了原子核半徑的數量級為10-15m.第16頁，共56頁。【典例1】(2011·孝感高二檢測)如圖所示為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實驗的裝置示意圖,熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A、B、C、D四個位置時,觀察到的現象,下述說法中正確的是()第17頁，共56頁。A.放在A位置時,相同時間內觀察到屏上的閃光次數最多B.放在B位置時,相同時間內觀察到屏上的閃光次數只比A位置稍少些C.放在C、D位置時,屏上觀察不到閃光D.放在D位置時,屏上仍能觀察到一些閃光,但次數極少

【解題指導】審題時應重點關注以下幾點(1)注意關鍵詞語“次數最多”、“稍少”、“極少”等.(2)明確實驗裝置中各部分的組成及作用.第18頁，共56頁。【標準解答】選A、D.在盧瑟福α粒子散射實驗中,α粒子穿過金箔后,絕大多數α粒子仍沿原來的方向前進,故A正確,少數α粒子發生較大偏轉,極少數α粒子偏轉角度超過90°,極個別α粒子被反射回來,故B、C錯,D對.第19頁，共56頁。【規律方法】對α粒子散射實驗的題的解法(1)熟記裝置及原理α粒子散射實驗是一個非常重要的實驗，因此對實驗器材、現象、現象分析、結論都必須弄明白，才能順利解答有關問題.第20頁，共56頁。(2)理解建立核式結構模型的要點①核外電子不會使α粒子的速度發生明顯改變.②湯姆孫模型不能解釋α粒子的大角度散射.③少數α粒子發生了大角度偏轉,甚至反彈回來,表明這些α粒子在原子中的某個地方受到了質量、電量均比它本身大得多的物體的作用.④絕大多數α粒子在穿過厚厚的金原子層時運動方向沒有明顯變化,說明原子中絕大部分是空的.原子的質量、電量都集中在體積很小的核上.第21頁，共56頁。【變式訓練】關于α粒子散射實驗，下述說法不正確的是()A.α粒子發生大角度散射的主要原因是原子中有正電荷B.α粒子發生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用C.只有少數α粒子發生大角度散射的原因是原子的全部正電荷和幾乎全部質量集中在一個很小的核上D.相同條件下，換用原子序數越小的物質做實驗，沿同一偏轉角散射的α粒子越少第22頁，共56頁。【解析】選A.原子顯電中性，而電子帶負電，所以原子中一定存在帶正電的物質，但是湯姆孫的原子模型不能解釋α粒子的散射現象，所以α粒子大角度散射的主要原因不能直接說是原子中正電荷的作用，而是正電荷集中在原子核上的原因，所以A選項錯誤，B選項正確；只有少數α粒子發生大角度散射的結果證明原子中存在一個集中所有正電荷和幾乎所有質量的很小的原子核，C選項正確；使α粒子發生大角度散射的原因是受到原子核的庫侖斥力，所以為使散射實驗現象更明顯，應采用原子序數大的金箔，若改用原子序數小的物質做實驗，α粒子受到原子核的庫侖斥力小，發生大角度散射的α粒子少，所以選項D正確.第23頁，共56頁。【變式備選】盧瑟福和他的助手做α粒子轟擊金箔實驗,獲得了重要發現，關于α粒子散射實驗的結果,下列說法正確的是()A.證明了質子的存在B.證明了原子核是由質子和中子組成的C.證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的核里D.說明了原子中的電子只能在某些軌道上運動第24頁，共56頁。【解析】選C.α粒子散射實驗發現了原子內存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質量的核.數年后盧瑟福發現核內有質子并預測核內存在中子,所以C對,A、B錯.玻爾發現了電子軌道量子化,D錯.第25頁，共56頁。二、α粒子散射實驗中的能量轉化問題第26頁，共56頁。1.α粒子的受力特點：α粒子與原子核間的作用力是庫侖斥力大小：(1)式中Q為原子核的電荷量.q為α粒子所帶電量，r為α粒子與原子核間的距離.(2)α粒子離原子核越近，庫侖力越大；運動加速度越大，反之，則越小.方向：α粒子的受力沿原子核與α粒子的連線，由原子核指向α粒子.第27頁，共56頁。2.庫侖力對α粒子的做功情況：(1)當α粒子靠近原子核時，庫侖斥力做負功，電勢能增加.(2)當α粒子遠離原子核時，庫侖斥力做正功，電勢能減小.3.α粒子的能量轉化：僅有庫侖斥力做功，只是電勢能和動能之間相互轉化，而總能量保持不變.第28頁，共56頁。(1)α粒子與原子核之間的萬有引力遠小于兩者之間的庫侖斥力，因而可以忽略不計.(2)在處理α粒子等微觀粒子時一般不計重力.第29頁，共56頁。【典例2】根據α粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結構模型.圖中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實線表示一個α粒子的運動軌跡.在α粒子從a運動到b、再運動到c的過程中，下列說法中正確的是()A.動能先增大，后減小B.電勢能先減小，后增大C.電場力先做負功，后做正功，總功等于零D.加速度先變小，后變大第30頁，共56頁。【解題指導】解答該題應注意以下關鍵點(1)根據力和速度的夾角關系判斷功的正負(2)根據力的大小判斷加速度的大小(3)根據功能關系判斷動能的變化、電勢能的變化【標準解答】選C.α粒子受到原子核的庫侖力為斥力，當由a到b時，庫侖力變大,做負功，再由b到c時，庫侖力減小，做正功.故加速度先增大再減小，動能先減小后增大，電勢能先增大再減小，又因a、c在同一等勢面上，故總功為零，故C對，A、B、D均錯.第31頁，共56頁。【規律方法】α粒子散射實驗中常用的規律(1)庫侖定律:用來分析α粒子和原子核間的相互作用力.(2)牛頓第二定律:該實驗中α粒子只受庫侖力，可根據庫侖力的變化分析加速度的變化.(3)功能關系:根據庫侖力做功，可分析動能的變化，也能分析電勢能的變化.(4)原子核帶正電，其周圍的電場相當于正點電荷的電場，注意應用其電場線和等勢面的特點.第32頁，共56頁。【變式訓練】α粒子散射實驗中，當α粒子最接近原子核時，關于描述α粒子的有關物理量正確的是()A.動能最小B.勢能最小C.α粒子與金原子組成的系統能量最小D.α粒子所受金原子核的斥力最大【解析】選A、D.α粒子和原子核都帶正電，庫侖力表現為斥力，兩者距離減小時，庫侖力做負功，故α粒子動能減小，電勢能增加，系統的能量守恒；由庫侖定律可知隨著距離的減小，庫侖力逐漸增大，故A、D正確.第33頁，共56頁。【典例】在α粒子散射實驗中，根據α粒子與原子核發生對心碰撞時能達到的最小距離可以估算原子核的大小.現有一個α粒子以2.0×107m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數為79.求α粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點電荷電場中的電勢能表達式為r為距點電荷的距離.α粒子質量為6.64×10-27kg).第34頁，共56頁。【解題指導】解答本題應把握以下三點：(1)明確α粒子的運動為沿粒子與原子核連線的直線運動.(2)當動能減為零時，電勢能最大，離原子核最近.(3)原子核的大小應該比最近距離小一些.第35頁，共56頁。【標準解答】當α粒子靠近原子核運動時，α粒子的動能轉化為電勢能，達到最近距離時，動能全部轉化為電勢能，所以α粒子與原子核發生對心碰撞時所能達到的最小距離為d，則答案：2.7×10-14m第36頁，共56頁。一、選擇題1.（2011·天津高考）下列能揭示原子具有核式結構的實驗是()A.光電效應實驗B.倫琴射線的發現C.α粒子散射實驗D.氫原子光譜的發現【解析】選C．光電效應現象證明了光的粒子性本質，與原子結構無關，選項A錯誤；倫琴射線的發現以及氫原子光譜的發現都與原子的能級結構有關，都是原子能級躍遷的結論，選項B、D錯誤；盧瑟福的α粒子散射實驗證實了原子的核式結構模型，選項C正確.第37頁，共56頁。2.α粒子散射實驗中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因為()A.α粒子與電子根本無相互作用B.α粒子受電子作用的合力為零，是因為電子是均勻分布的C.α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計D.電子很小，α粒子碰撞不到電子第38頁，共56頁。【解析】選C.α粒子與電子之間存在相互作用力.這個作用力是庫侖力，但由于電子質量很小，只有α粒子質量的碰撞時對α粒子的運動影響極小，幾乎不改變α粒子的運動方向，就像一顆子彈撞上一顆塵埃一樣，正確答案是C.第39頁，共56頁。3.(2011·沈陽高二檢測)盧瑟福通過對α粒子散射實驗結果的分析，提出()A.原子的核式結構模型B.原子核內有中子存在C.電子在原子核外面運動D.原子核是由質子和中子組成的第40頁，共56頁。【解析】選A、C.盧瑟福通過對α粒子散射實驗結果的分析，發現α粒子通過金箔時，絕大多數不發生偏轉，仍沿原來的方向前進，但有少數發生大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90°，有的幾乎達到180°.大多數不發生偏轉，說明原子中存在很大的空間，少數發生大角度偏轉，說明α粒子受到很強的庫侖力的作用，由此可知，原子內部存在質量很大、體積很小的粒子，就是原子核，因此A、C選項正確.第41頁，共56頁。4.(2011·泉州高二檢測)如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗的原子核和兩個α粒子的徑跡，其中可能正確的是()【解析】選A.α粒子在靠近金原子核時，離核越近，所受庫侖斥力越大，偏轉角度越大，根據這個特點可以判斷出只有A正確.第42頁，共56頁。5.關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是()A.該實驗可以在空氣環境中進行B.不用顯微鏡也可以在不同方向上觀察到散射的α粒子C.熒光屏上的閃光是散射的α粒子打在熒光屏上形成的D.熒光屏只有正對α粒子源發出射線的方向才有閃光第43頁，共56頁。【解析】選C.由于α粒子有很強的電離作用.其穿透能力很弱，所以該實驗要在真空中進行，故A錯；為觀察α粒子穿過金箔后在各個方向上的散射情況，必須用帶有熒光屏的顯微鏡來觀察，直接用肉眼無法觀察到,故B錯；熒光屏上的閃光是α粒子打在光屏上引起的，并且在各個方向上都能觀察到閃光，故C正確，D錯.第44頁，共56頁。6.關于α粒子散射實驗的裝置,下列說法正確的是()A.全部設備都放在真空中B.熒光屏和顯微鏡能圍繞金箔在一個圓周上轉動C.若將金箔改為銀箔,就不能發生散射現象D.金箔的厚度不會影響實驗結果【解析】選A、B.實驗必須在真空中進行,故A對.熒光屏和顯微鏡應該能圍繞金箔在一個圓周上轉動,B正確,金箔改為銀箔能發生散射現象,但不明顯,C錯誤,α粒子穿透能力弱,金箔要很薄.故D錯.第45頁，共56頁。7.關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是()A.α粒子穿過原子時，由于α粒子的質量比電子大得多，電子不可能使α粒子的運動方向發生明顯的改變B.由于絕大多數α粒子穿過金箔后仍按原來方向前進，所以使α粒子發生大角度偏轉的原因是在原子中極小的區域內集中著對α粒子產生庫侖力的正電荷C.α粒子穿過原子時，只有少數粒子發生大角度偏轉的原因是原子核很小，α粒子接近原子核的機會很小D.使α粒子發生大角度偏轉的原因是α粒子穿過原子時，原子內部兩側的正電荷對α粒子的斥力不相等第46頁，共56頁。【解析】選A、B、C.電子的質量很小，當和α粒子作用時，對α粒子運動的影響極其微小，A正確.α粒子發生大角度偏轉，說明原子核的正電荷和幾乎全部的質量集中在一個很小的區域內，所以B、C正確,D錯誤.第47頁，共56頁。二、計算題8.根據α粒子散射實驗及下列數據，估算原子核大小.金的原子序數79，α粒子質量m=6.64×10-27kg，α粒子速度v=2.0×107m/s，電子電荷量e=1.6×10-19C，點電荷電勢U=kQ/r，k=9.0×109N·m2/C2.第48頁，共56頁。熒光屏上的閃光是α粒子打在光屏上引起的，并且在各個方向上都能觀察到閃光，故C正確，D錯.【解析】粗略地，可把金核看做一個球體，把α粒子接近它法中正確的是()6×10-19C，點電荷電勢U=kQ/r，α粒子穿過原子時，只有少數粒子發生大角度偏轉的原因是原子核很小，α粒子接近原子核的機會很小熒光屏和顯微鏡應該能圍繞金箔在一個圓周上轉動,B正確,金箔改為銀箔能發生散射現象,但不明顯,C錯誤,α粒子穿透能力弱,金箔要很薄.證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的核里【規律方法】對α粒子散射實驗的題的解法①由于電子質量遠小于α粒子質量，所以電子不可能使α粒子發生大角度偏轉.(1)根據力和速度的夾角關系判斷功的正負做好估算題，要注意以下幾點：由于α粒子有很強的電離作用.光電效應實驗B.【解析】α粒子正對金原子射去，速度為零時，動能全部轉化為電勢能，此時α粒子和金原子之間的距離近似為原子核半徑.答案：2.7×10-14m第49頁，共56頁。9.α粒子與金核197Au發生正碰時，如果α粒子能接近金核的最小距離為2×10-14m，試估