原子的核式結構知識梳理圖【知識點】1.原子的“棗糕”模型2.α粒子的散射實驗現象3.原子的核式結構模型及對α粒子散射實驗現象的解釋4.原子?原子核的尺度情景設置 電子的發現,認識到原子是可分的,是人類對物質結構認識上的一次飛躍,開創了探索原子內部構造和物質微觀結構的新時代.既然電子是原子的組成部分,而原子又是呈中性的,那么原子里還有帶何種電的物質?這兩種電荷是如何分布的呢?既然電子的質量很小,那么原子的質量絕大部分集中在哪里?深化探究 一?原子的“棗糕”式模型湯姆孫發現電子后,從而知道原子是可再分的,而且知道原子是由帶負電的電子和帶正電的部分構成才能使原子呈現電中性,帶正電的部分和電子怎樣構成原子呢.湯姆孫于1898年提出原子的“棗糕”模型,如圖所示.他認為原子是一個球體,正電荷均勻地分布在整個球內,電子像棗糕上的棗子一樣嵌在球中,被正電荷吸引著,原子內正?負電荷量相等,因此整個原子呈中性.二?原子的核式結構模型1.α粒子散射實驗1909-1911年盧瑟福和他的助手蓋革和馬斯頓進行了α粒子的散射實驗.并對實驗現象進行了討論.實驗裝置如圖所示.用α粒子轟擊金箔,獲得了重要的發現.實驗結果:絕大多數α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進,但有少數α粒子發生了較大的偏轉,甚至有極少數的α粒子被反彈回來.2.湯姆孫的“棗糕”原子模型與α粒子散射實驗的矛盾按湯姆孫的原子結構模型:帶正電的物質均勻分布.帶負電的電子質量比α粒子質量小的多;α粒子碰到電子就像子彈在飛行中碰到一粒塵埃一樣,其運動方向不會發生什么改變,帶正電的物體對α粒子的作用來自各個方向可抵消掉.所以,α粒子通過金原子時,不應該出現大角度偏轉和被彈回的現象.但實驗結果出現了大偏轉,甚至被彈回的α粒子.這是“棗糕”原子模型所不能解釋的.3.原子的核式結構模型盧瑟福依據α粒子散射實驗的結果,提出了原子的核式結構模型;在原子的中心有一個很小的核,叫做原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部的質量都集中在核里,帶負電的電子在核外空間繞原子核旋轉.根據原子的核式結構學說,可以很容易地解釋α粒子的散射實驗的實驗現象.如圖所示,由于原子核很小,大部分α粒子穿過金箔時都離核很遠,受到的斥力很小,它們的運動幾乎不受影響;只有極少數α粒子從原子核附近飛過,明顯地受到原子核的庫侖斥力而發生大角度的偏轉.4.原子核的電荷和尺度原子核的電荷數等于核外電子數,接近于原子序數,原子核的半徑的數量級為10-15m,原子的半徑的數量級為10-10m,兩者相差十萬倍之多,可見原子內部是十分“空曠”的.典例分析 一?α粒子散射實驗及現象例1:如圖為α粒子散射實驗裝置的示意圖,熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A?B?C?D四個位置時,關于觀察到的現象,下述說法不正確的是()A.相同時間內放在A位置時觀察到屏上的閃光次數最多B.相同時間內放在B位置時觀察到屏上的閃光次數比放在A位置時少得多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,但次數極少答案:C解析:根據α粒子散射實驗的現象,絕大多數α粒子穿過金箔后,基本上沿原來的方向前進,因此在A位置觀察到的次數最多,故A選項正確;少數α粒子發生大角度偏轉,因此從A到D觀察到的閃光會逐漸減小,故B?D選項正確,C選項說法錯誤.鞏固練習:關于原子結構理論和α粒子散射實驗的關系,下列說法正確的是()A.盧瑟福做α粒子散射實驗是為了驗證湯姆孫的“棗糕”模型是錯誤的B.盧瑟福認識到湯姆孫“棗糕”模型的錯誤后提出了“核式”理論C.盧瑟福的α粒子散射實驗是為了驗證核式結構理論的正確性D.盧瑟福依據α粒子散射實驗現象提出了原子的“核式結構”理論答案:D解析:由于盧瑟福設計的α粒子的散射實驗是為了探究原子內部電荷分布,并非為證明湯姆孫原子模型是錯誤的.故A選項錯誤,盧瑟福并不是認識到“棗糕”模型有錯誤而提出“核式結構”理論,故B選項錯誤;盧瑟福做了α粒子散射實驗后,由實驗現象而提出了“核式結構”的理論.故C選項錯誤.D選項正確.二?α粒子散射實驗現象及意義例2:已知電子質量為9.1×10-31kg,帶電量為1.6×10-19C.若氫原子核外電子繞核旋轉時的軌道半徑為0.53×10-10m.求電子繞核運動的線速度?動能?周期和形成的等效電流.梯度練習 基礎強化1.α粒子散射實驗的現象下列說法正確的是()A.全部α粒子穿過或發生很小的偏轉B.全部α粒子發生較大偏轉C.絕大多數α粒子穿過,只有少數的發生較大偏轉,甚至極少數的被彈回D.絕大多數的發生偏轉,甚至被彈回答案:C2.在α粒子散射實驗中,使少數α粒子發生大角度偏轉的作用力是原子核對α粒子的()A.萬有引力B.庫侖力C.磁場力D.核力答案:B3.盧瑟福α粒子散射實驗的結果()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行答案:C4.當用α粒子轟擊金原子核發生散射時,如下圖所示的α粒子的運動軌跡不可能存在的是()答案:B5.在盧瑟福的α粒子散射實驗中,有少數α粒子發生了大角度偏轉,其原因是()A.原子的正電荷和絕大部分質量都集中在一個很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負電的電子D.原子只能處于一系列不連續的能量狀態中答案:A解析:盧瑟福α粒子散射實驗中有少數α粒子發生較大角度的偏轉,說明只有少數α粒子受到很強的斥力,大多數α粒子受到斥力很小,這反映出原子內部正電荷分布在很小的空間,且質量很大,故A選項正確,B選項錯誤;實驗中的現象不能說明C?D選項的內容,故C?D選項錯誤.能力提升6.在α粒子散射實驗中,當α粒子最靠近金原子核時,α粒子()A.具有的動能最小B.和原子核組成的系統的總能量最小C.具有的電勢能最小D.所受原子核施加的作用力最大答案:AD7.如圖所示,Q為金原子核,M?N為兩個等勢面,虛線為α粒子經過原子核附近的運動軌跡,關于α粒子,下列說法正確的是()A.α粒子從K到R的過程中動能逐漸增加B.α粒子從K到R的過程中動能逐漸減小C.α粒子從K到R的過程中動能先減小后增加D.α粒子從K到R的過程中電勢能先增加后減小解析:在α粒子從K到離原子核最近的過程中,庫侖力做負功,動能逐漸減小,電勢能逐漸增加;在α粒子從離原子核最近處到R的過程中,庫侖斥力做正功,動能增加,電勢能減小,由此可知C?D選項正確.答案:CD8.對原子結構的認識中,正確的是()A.原子中絕大部分是空的,原子核很小B.電子在核外旋轉,庫侖力提供向心力C.原子的全部正電荷集中在原子核里D.原子核的直徑大約是10-10m答案:ABC9.已知金的原子序數為79,α粒子離金原子核最近距離設為10-13m,則α粒子離金核最近時受到的庫侖力是多大?對α粒子產生的加速度是多大?(已知α粒子的電荷量qα=2e,質量mα=6.64×10-27