2017年物理选修(3-5)第2章原子结构(鲁科版5份)(2)正式版
原子结构与元素周期律3 鲁科版精选教学PPT课件
• 3) (n-1)电子层中每个电子对n层被屏蔽的s、 p电子的σ=0.85；（n-2）层以及更内层的电 子对n层的σ为1.00
• 4) 如被屏蔽电子为（nd)或（nf）组中电子， 同组中其他电子对被屏蔽的σ 为0.35,内组 电子对被屏蔽电子的σ为1.00
例;钾原子的电子层结构1s22s22p63s23p64s1 而 不是1s22s22p63s23p63d1,即4s能级低于3d，试 从有效核电荷说明之。
P la nc k常量
1927年，Davissson（戴维森） 和Germer（杰尔曼）应用Ni晶体进 行电子衍射实验，证实电子具有波 动性。
• Heisenberg 的测不准原理
• 像光子、电子、质子、中子等微观粒子 具有波粒二象性，很难用经典力学来描 述。
• Δx·Δp≈h
3 波函数与原子轨道 1 SchrÖdinger方程
失去了它应有的价值。也许，在那个时候，他们的爱就已经开始了，只是他不愿意去瞭解罢了。平凡的书信来往，交换彼此的心灵，交融彼此的心情。辉成了莉肚子裡的蛔虫，虽然他们没有见过面 新世纪的第一个情人节是莉陪辉渡过的，虽然没有玫瑰，没有巧克力，没有任何物质上的东西，他是个很容易满足的人，一个电话，就让辉已经很幸福了。辉一次很重的感冒在家卧床不起，是她——莉！
Bohr理论
(1)核外电子只能在有确定半径和能量的 轨道上运动,且不辐射能量;
(2)通常保持能量最低------基态
(3)获能量激发------激发态
(4)从激发态回到基态释放光能
h E2 E1 E2 E1
h
E: 轨道的能量 ν：光的频率 h: Planck常数
• 成功在于:
• 相同原子发相同的光谱,不同原子发 不同的光谱,
第二章第2节原子的核式结构模型(1)Word版含答案
物理选修3—5的第2章第2节《原子的核式结构模型》教学设计一、教材分析：本节课“原子的核式结构模型”是鲁科版是高中物理选修3—5的第2章第2节，“新课标”中涉及本节的内容有“了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验”。
本节课学习任务主要有α粒子散射实验和卢瑟福原子核式结构模型，学生对原子核式结构模型的知识结论并不陌生，这里学习的重点是原子核式结构提出的相关实验基础和研究问题的思路和方法，通过学习使学生了解人类是怎样认识微观世界的。
科学假说是科学研究中一个非常重要的方法，科学家们通过对实验事实的分析，提出模型或假说，这些模型或假说又在实验中经受检验，正确的被肯定，经不起检验的被否定，在新的基础上再提出新的学说。
二、学情分析：学生在化学和初中物理中已经学习了一些原子结构的知识，但并不了解这些知识是怎样获得的。
针对这一特点，本章第一节“电子的发现”及汤姆孙建立了原子“枣糕模型”，已经拉开了探索原子结构的序幕，本节课将进一步认识原子的结构；同时在高中物理前面的模块中已学习了牛顿力学和有关碰撞的知识，这些都为本节学习准备了知识基础。
原子物理研究的是微观世界的现象，它不像宏观世界那样看得见、摸得着，因此在课堂上要通过多种方法，包括计算机模拟、视频录像等多媒体教学手段，为学生学习创设情境。
三、教学目标：（一）物理观念：1．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据；2．知道α粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。
（二）科学思维：1．通过学习原子结构模型建立的历程，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用；2．通过对α粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生分析综合、抽象概括、批判性思维、推理论证等思维能力；3．通过核式结构模型的建立，学会建立模型研究物理问题的方法；（三）科学探究：通过实验，经历发现问题、合理猜测、设计实验探究方案和获取证据、分析论证、合作与交流、评估和反思等过程，从而发现探究物理规律的方法。
【教科版选修3-5】高中物理：第二章《原子结构》章末整合ppt课件
章末整合
2020/7/22
1
电子的 汤姆孙的发现：研究阴极射线的带电性质及比荷，发现了电子
发现 电子发现的意义：原子可以再分
汤姆孙“枣糕”模型：正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在球中
装置：放射源、金箔、荧光屏、显微镜
卢瑟福 的核式 模型
α粒子散 射实验
①绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向运动 现象②少数粒子发生了大角度偏转
③极少数偏转角度超过90°，个别甚至达到180° ①否定了汤姆孙的“枣糕”模型
作用 ②提出了原子的 核式结构模型 ③估算了原子核 的大小
内容：在原子的中心有一个很小的核叫原子核，原子的全部正电荷和几乎
全部的质量都集中在原子核内，带
2020/7/22
15
针对训练 一个氢原子处于基态，用光子能量为15 eV的电磁 波去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离， 则电子被电离后所具有的动能是多大？ 答案 能 1.4 eV 解析 氢原子从基态n＝1处被完全电离至少吸收13.6 eV的 能量．所以15 eV的光子能使之电离，由能量守恒可知， 完全电离后还剩余动能Ek＝15 eV－13.6 eV＝1.4 eV.
动能．
2020/7/22
11
3．原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激 发．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以 只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝Em －En)，均可使原子发生能级跃迁．
2020/7/22
12
【例3】 将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基 态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子． (1)若要使n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的 电磁波照射该氢原子？ (2)若用波长为200 nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到 离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子质量me＝9.1×10 －31 kg) 答案 (1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s
2017-2018学年高中物理 第3章 原子核与放射性 1 原子核结构教案 鲁科版选修3-5
解析 因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外 电子数都是相等的，原子核的质量数等于核内质子数与中子数之 和．由此可得： (1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为 88，中子数 N 等 于原子核的质量数 A 与质子数 Z 之差，即 N＝A－Z＝226－88＝138. (2)镭核所带电荷量 Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C. (3)镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，故核外电子数为 88.
针对训练 据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的 117 号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最 新的超重元素．新元素有两种同位素，其中一种有 176 个中子， 而另一种有 177 个中子，则： (1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的 核外电子数各为多少？ (2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？ (3)若用 X 表示 117 号元素的元素符号，该元素的两种同位素用 原子核符号如何表示？
(3)元素符号一般用AZX 表示，其中 A 表示质量数，Z 表示核电荷数， 由前两问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为 176 的原子核的符号为211973X，中子数为 177 的原子核的符号为211974X.
【例 4】 完成下列核反应方程，并指出其中______________是 发现质子的核反应方程，______________是发现中子的核反应 方程． (1)174N＋10n→164C＋________ (2)174N＋42He→187O＋________ (3)150B＋10n→________＋42He (4)94Be＋42He→________＋10n (5)5266Fe＋21H→5277Co＋________ 答案 见解析
2.2原子的核式结构模型课件(鲁科版)
错误。
答案:C
题后反思有关原子核间的力学问题,由库仑力的规律判断
粒子的加速度情况,根据库仑力的做功情况,由功能关系处理粒子的能量转
化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ题。
-14-
第2节
原子的核式结构模型
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
1
2
3.从 α 粒子散射实验结果出发推出的下列结论中正确的是(
3
S 随堂练习
UITANG LIANXI
4
5
)
A.说明金原子的内部大部分是空的
B.说明 α 粒子的质量比金原子质量还大
C.说明金原子也是个球体
D.说明 α 粒子的速度很大
解析:绝大多数 α 粒子不发生偏转,说明金原子的内部大部分是空的。
核式结构中的力学问题
●问题导引●
按照卢瑟福的核式结构学说,带负电的电子在核外的空间做何种运动,
才能使电子和原子核相互独立又不致分离?
提示:卢瑟福提出核式结构学说时,经典物理占统治地位,带负电的电子
在核外的空间在库仑力作用下做匀速圆周运动,电子和原子核方能相互独
立又不致分离。
-10-
第2节
探究一
原子的核式结构模型
D.加速度先变小,后变大
点拨:α 粒子在库仑力的作用下发生偏转,通过电场力做功使粒子的动
能和电势能之间相互转化。电场力做功情况分析是解决本题的关键。
-13-
第2节
原子的核式结构模型
探究一
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
2017-2018学年同步备课套餐之物理教科版选修3-5讲义：
4玻尔的原子模型能级[学习目标] 1.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容.2.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念，会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量.3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱．一、玻尔的原子结构理论[导学探究]1．按照经典理论，核外电子在库仑引力作用下绕原子核做圆周运动．我们知道，库仑引力和万有引力形式上有相似之处，电子绕原子核的运动与卫星绕地球的运动也一定有某些相似之处，那么若将卫星—地球模型缩小是否就可以变为电子—原子核模型呢？答案不可以．在玻尔理论中，电子的轨道半径只可能是某些分立的数值，而卫星的轨道半径可按需要任意取值．2．氢原子吸收或辐射光子的频率条件是什么？它和氢原子核外的电子的跃迁有什么关系？答案电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E n)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为E m)时，会放出能量为hν的光子(h是普朗克常量)，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E n－E m(n＞m)．这个式子称为频率条件，又称辐射条件．当电子从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由频率条件决定．[知识梳理]玻尔原子理论的基本假设1．轨道量子化(1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动．(2)电子运行轨道的半径不是任意的是某些分立的值，也就是说电子的轨道是量子化的(填“连续变化”或“量子化”)．(3)氢原子的电子最小轨道半径r1＝0.053 nm，其余轨道半径满足r n＝n2r1，n为量子数，n＝1,2,3，….2．能量量子化(1)定态：电子围绕原子核运动的轨道是一系列分立的、特定的轨道．当电子在这些轨道上运动时，原子是稳定的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为定态．(2)能级不同的轨道实际上对应了原子的不同状态，不同状态的原子有不同的能量．因此原子的能量也是不连续的，这些不同的能量值就称为能级．(3)基态原子能量最低的状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6_eV.(4)激发态较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动．氢原子各能级的关系为：E n＝1n2E1.(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3，…)3．频率条件与跃迁当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E n)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为E m，n＞m)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝E n－E m(其中h＝6.62×10－34J·s，称为普朗克常量，ν为频率)，该式称为频率条件，又称辐射条件．反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子能量同样由频率条件决定．高能级E n发射光子hν＝E n－E m吸收光子hν＝E n－E m低能级E m[即学即用]判断下列说法的正误．(1)玻尔认为电子运行轨道半径是任意的，就像人造地球卫星，能量大一些，轨道半径就会大点．(×)(2)玻尔认为原子的能量是量子化的，不能连续取值．(√)(3)当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出任意能量的光子．(×)(4)能级越高的氢原子，向低能级跃迁时释放的光子能量越大．(×)二、玻尔理论对氢光谱的解释[导学探究]1．氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出的光子的能量如何计算？答案氢原子辐射光子的能量取决于两个能级的能量差hν＝E n－E m(n＞m)．2．如图1所示是氢原子的能级图，一群处于n＝4的激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多少种频率不同的光子？图1答案氢原子能级跃迁图如图所示．从图中可以看出能辐射出6种频率不同的光子，它们分别是n＝4→n＝3，n＝4→n＝2，n＝4→n＝1，n＝3→n＝2，n＝3→n＝1，n＝2→n＝1.[知识梳理]1．氢原子能级图(如图2所示)图22．解释巴尔末公式按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝E n－E m.巴尔末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数n和2.3．解释气体导电发光通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的，原子受到电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态．4．解释氢原子光谱的不连续性原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．5．解释不同原子具有不同的特征谱线不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)玻尔理论能很好地解释氢原子的巴尔末线系．(√)(2)处于基态的原子是不稳定的，会自发地向其他能级跃迁，放出光子．(×)(3)不同的原子具有相同的能级，原子跃迁时辐射的光子频率是相同的．(×)三、玻尔原子结构理论的意义1．玻尔用能级和跃迁的概念成功地解释了氢原子光谱的实验规律，同时也揭示了微观世界中的“量子”现象，由此推动了量子理论的发展．2．玻尔理论不能说明谱线的强度和偏振情况．在解释有两个以上电子的原子的复杂光谱时也遇到了困难.一、对玻尔原子模型的理解例1 (多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有( )A ．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量B ．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C ．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D ．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率 答案 ABC解析 A 、B 、C 三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念．原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合．原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关．例2 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( ) A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 答案 D解析 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B 错；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：k e 2r 2＝m v 2r ，又E k ＝12m v 2，所以E k ＝ke 22r .由此式可知：电子离核越远，即r 越大时，电子的动能越小，故A 、C 错；由r 变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D 正确． 针对训练1 (多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是( ) A ．核外电子运动轨道半径可取任意值B ．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C ．电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝E m －E n (m >n )D ．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量 答案 BC解析 根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A 错误；氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，B 正确；由跃迁规律可知C 正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D 错误．原子的能量及变化规律 (1)原子的能量：E n ＝E k n ＋E p n . (2)电子绕核运动时：k e 2r 2＝m v 2r，故E k n ＝12m v 2n ＝ke 22r n电子轨道半径越大，电子绕核运动的动能越小．(3)当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大，反之，电势能减小． (4)电子的轨道半径增大时，说明原子吸收了光子，从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道上．即电子轨道半径越大，原子的能量越大．二、氢原子的跃迁规律分析 1．对能级图的理解由E n ＝E 1n 2知，量子数越大，能级差越小，能级横线间的距离越小．n ＝1是原子的基态，n →∞是原子电离时对应的状态．2．跃迁过程中吸收或辐射光子的频率和波长满足hν＝|E m －E n |，h cλ＝|E m －E n |.3．大量处于n 激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射n (n －1)2种不同频率的光，一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射(n －1)种频率的光子．例3 (多选)氢原子能级图如图3所示，当氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )图3A ．氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB ．用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级C ．一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D ．用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级 答案 CD解析 能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A 错误；由E n －E m ＝hν可知，B 错误，D 正确；根据C 23＝3可知，C 正确． 针对训练2 如图4所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV 的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有( )图4A ．15种B ．10种C ．4种D ．1种答案 B解析 基态的氢原子的能级值为－13.6 eV ，吸收13.06 eV 的能量后变成－0.54 eV ，原子跃迁到n ＝5能级，由于氢原子是大量的，故辐射的光子种类是n (n －1)2＝5×(5－1)2种＝10种．原子跃迁时需要注意的两个问题(1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现．(2)注意跃迁与电离：hν＝E n －E m 只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制．如基态氢原子的电离能为13.6 eV ，只要大于或等于13.6 eV 的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大.1．根据玻尔理论，关于氢原子的能量，下列说法中正确的是( ) A ．是一系列不连续的任意值 B ．是一系列不连续的特定值 C ．可以取任意值D．可以在某一范围内取任意值答案 B2．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是()A．电子绕核旋转的轨道半径增大B．电子的动能减少C．氢原子的电势能增大D．氢原子的能级减小答案 D解析氢原子辐射出光子后，由高能级跃迁到低能级，轨道半径减小，电子动能增大，此过程中库仑力做正功，电势能减小．3．氢原子处于基态时，原子能量E1＝－13.6 eV，普朗克常量取h＝6.6×10－34 J·s.(1)处于n＝2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？(2)今有一群处于n＝4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同频率的光子？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字)答案(1)3.4 eV(2)6种 1.6×1014 Hz解析(1)E2＝122E1＝－3.4 eV则处于n＝2激发态的氢原子，至少要吸收3.4 eV能量的光子才能电离．(2)根据C24＝6知，一群处于n＝4激发态的氢原子最多能辐射出的光子种类为6种．n＝4→n＝3时，光子频率最小为νmin，则E4－E3＝hνmin，代入数据，解得νmin＝1.6×1014 Hz.一、选择题(1～7题为单选题，8～10题为多选题)1．根据玻尔理论，氢原子有一系列能级，以下说法正确的是()A．当氢原子处于第2能级且不发生跃迁时，会向外辐射光子B．电子绕核旋转的轨道半径可取任意值C．处于基态的氢原子可以吸收10 eV的光子D．大量氢原子处于第4能级，向低能级跃迁时最多会出现6条谱线答案 D解析氢原子处于第2能级且向基态发生跃迁时，才会向外辐射光子，故A错误；根据玻尔原子理论可知，电子绕核旋转的轨道半径是特定值，故B错误；10 eV的能量不等于基态与其他能级间的能级差，所以该光子能量不能被吸收，故C错误；根据C24＝6知，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出6种不同频率的光子，故D正确．2．一个氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，该氢原子( ) A ．放出光子，能量增加 B ．放出光子，能量减少 C ．吸收光子，能量增加 D ．吸收光子，能量减少 答案 B解析 氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B 正确．3．氢原子的能级图如图1所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV.下列说法错误的是( )图1A ．处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B ．大量氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C ．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出2种不同频率的可见光D ．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光 答案 D4．根据玻尔理论，某原子从能量为E 的轨道跃迁到能量为E ′的轨道，辐射出波长为λ的光．以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，E ′等于( ) A ．E －h λcB ．E ＋h λcC ．E －h cλD ．E ＋h cλ答案 C解析 释放的光子能量为hν＝h c λ，所以E ′＝E －hν＝E －h cλ.5．如图2所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光．选项图所示的该原子光谱中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )图2答案 C解析 由能级图可知，三种光的能量大小依次为E a >E c >E b ，又E ＝h cλ，可知b 光的能量最小，波长最长，a 光的能量最大，波长最短，C 项正确．6．氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则( ) A ．吸收光子的能量为hν1＋hν2 B ．辐射光子的能量为hν1＋hν2 C ．吸收光子的能量为hν2－hν1 D ．辐射光子的能量为hν2－hν1 答案 D解析 由于氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，可知能级k 最高、n 最低，所以氢原子从能级k 跃迁到能级m ，要辐射光子的能量为hν2－hν1，选项D 正确，A 、B 、C 错误．7．处于n ＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光子的频率有( ) A ．1种 B ．2种 C ．3种 D ．4种 答案 C8．关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的是( ) A ．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说 B ．它发展了卢瑟福的核式结构学说 C ．它完全抛弃了经典的电磁理论 D ．它引入了普朗克的量子理论 答案 BD解析 玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁，故A 错误，B 正确，它的成功就在于引入了量子化理论，缺点是被过多引入的经典力学所困，故C 错误，D 正确．9．关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是( ) A ．原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力 B ．氢原子光谱的不连续性，表明了氢原子的能级是不连续的C ．原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些分立值D ．电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)光子频率等于电子绕核运动的频率 答案 AB10．如图3所示，用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为()图3A．hν1B．hν3C．hν1＋hν2D．hν1＋hν2＋hν3答案BC解析氢原子吸收光子能向外辐射三种不同频率的光子，可知氢原子被单色光照射后跃迁到第3能级，吸收的光子能量等于两能级间的能级差，即单色光的能量E＝hν3，又hν3＝hν1＋hν2，故B、C正确，A、D错误．二、非选择题11．如图4所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，图4(1)最多有可能放出几种能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光波长最长？最长波长是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)答案(1)6种(2)第4能级向第3能级 1.88×10－6 m解析(1)由N＝C2n，可得N＝C24＝6种．(2)氢原子由第4能级向第3能级跃迁时，能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长，根据hν＝hcλ＝E4－E3＝－0.85－(－1.51) eV＝0.66 eV，λ＝hcE4－E3＝6.63×10－34×3×1080.66×1.6×10－19m≈1.88×10－6 m.。
《原子的结构》PPT精品课件(第2课时)
一、原子核外电子的排布
2、核 外 电 子 的 排 布 规 律 ：
⑴ 先 排 内 层， 后排 外 层。 ⑵ 第 一 层 上 最 多 排2 个 电 子。 ⑶ 第 二 层 上 最 多 排8 个 电 子。 ⑷ 最 外 层 上 最 多 排8 个 电 子 。
原子的结构 可用原子结构示意图简明地表示。
阴离子
微粒结构
质=电
质>电
质<电
电性
不显
正
负
符号
用元素符号表示
用阳离子符号表示
用阴离子符号表示
联系
阳离子 原子 阴离子
Cl 和Cl﹣ 、 Na 和Na﹢
离子的形成
思考：阳离子中，质子数大还是电子数大？阴离子呢？它们所带的电荷数与得失电子数有什么关系？
一、原子核外电子的排布
硫 S
铍Be
氟 F
氩Ar
+16
2
8
6
+12
2 8 2
镁Mg
+4
2 2
+9
2 7
氯Cl
+17
2 8 7
+18
2 8 8
用原子结构示意图表示：1、比镁原子少1个质子的原子；2、原子核只有1个质子的原子；3、核电荷数为18的原子；
一、原子核外电子的排布
阳离子：质子数＞电子数。它是原子失去电子的结果。 Na﹢ 阴离子：质子数＜电子数。它是原子得到电子的结果。 Cl﹣ 数值相等
离子的形成
离子符号的意义(数字2的意义)
2Mg2+
表示1个镁离子带两个单位的正电荷
表示两个镁离子
离子的形成
熟记下列离子
氢氧根离子 OH-硝酸根离子 NO3-碳酸根离子 CO32-硫酸根离子 SO42-铵根离子 NH4+亚铁离子 Fe2+铁离子 Fe3+
鲁科版高中物理 第2节 原子的核式结构模型 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 下列说法中能说明电子是一切原子的组成部分的是（）A．电子的质量小B．电子带负电C．从各种原子中得到的电子，其质量和电荷量都一样D．电子的质量比氢原子的质量小2. 当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹中不可能存在的是（）A．C轨迹D轨迹B．D轨迹B轨迹C．A轨迹D轨迹D．B轨迹C轨迹3. 下列说法中正确的是（）A．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n =6能级向n= 2能级跃迁时辐射出的光能使该金属发生光电效应B．玻尔通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型C．原子核发生一次衰变，该原子的核外就失去一个电子D．质子、中子、粒子的质量分别是m1、m2、m3，c为光速，则质子和中子结合成一个粒子释放的能量是4. 有关对原子的说法正确的是（）A．汤姆孙通过研究阴极射线得出电子是构成原子的微粒，且测出了电子的电量B．密立根是通过对电子在电场中做匀速直线运动的研究，测出了电子的电量C．汤姆孙提出的原子模型不能解释原子呈电中性D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型5. 当粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（）A．（A）B．（B）C．（C）D．（D）6. α粒子散射实验首次表明了（）A．α粒子带正电B．电子是原子核的组成部分.C．原子是一个正、负电荷均匀分布的球D．原子中带正电的部分体积很小7. 在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为五个区域，不考虑其他原子核对该粒子的作用，下列说法正确的是（）A．粒子受到引力B．该原子核的位置可能在①区域C．根据粒子散射实验可以估算原子核大小D．粒子在P、Q间的运动为匀速圆周运动8. 物理学是一门以实验为基础的科学，以下说法正确的是A．光电效应实验表明光具有波动性B．电子的发现说明电子是构成物质的最小微粒C．居里夫人首先发现了天然放射现象D．α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础9. 在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是A．原子核对α粒子的万有引力B．原子核对α粒子的磁场力C．核外电子对α粒子的库仑引力D．原子核对α粒子的库仑斥力10. 关于物理学家对物理学发展做出的突出贡献，以下说法中正确的是（）A．伽利略利用猜想加实验的方法正确描述了自由落体运动规律B．牛顿发现了万有引力定律并用实验首次测定了万有引力常量C．法拉第经过多年的研究首次发现了电流的磁效应D．卢瑟福利用粒子轰击氮核从而发现了原子核中有中子11. 卢瑟福预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在。
高中物理 第3章 原子核与放射性 第2节原子核衰变及半衰期知识导航素材 鲁科版选修3-5
第2节 原子核衰变及半衰期思维激活考古学中是怎样测定出土文物的年代?提示：放射性元素具有一定的衰变速率,不同元素的衰变速率不同,即半衰期是不一样的.根据衰变前后元素的剩余质量的关系:m 余=m 原(21)t/T ,可测出衰变时间t,从而确定出不同的年代.Rn 22286的衰变曲线自主整理一、天然放射现象的发现_______发现天然放射现象,揭开了人类研究原子核结构的序幕.通过对天然放射现象的研究,人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性,原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性,它们放射出来的射线共有三种. 1.α射线:速度约为光速的_______,贯穿作用_______,电离作用_______ 2.β射线:速度接近光速的_______,贯穿作用_______,电离作用_______. 3.γ射线:波长极短的电磁波,γ粒子就是光子,贯穿作用_______,电离作用_______.二、原子核的衰变1.定义:原子核自发地放出某种粒子而转变为_______的变化叫做原子核的_______.2.分类(1)α衰变:α衰变的实质是其元素的原子核同时放出由_______质子和_______中子组成的粒子(即氦核),每发生一次α衰变,新元素与原元素比较,核电荷数减少,质量数减少_______,即_______.(2)β衰变:β衰变的实质是其元素的原子核内的一个_______变成_______时放射出一个电子.每发生一次β衰变,新元素与原元素比较,核电荷数增加_______,质量数_______.即_______.(3)γ衰变:γ衰变是伴随着_______和_______同时发生的,γ衰变不改变原子核的电荷数和质量数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子.三、半衰期1.定义:放射性元素的_______发生衰变需要的时间.2.半衰期的大小由放射性元素的原子核_______决定,跟原子所处的_______ (如压强、温度等)或_________ (如单质或化合物)无关.高手笔记1.原子核既然是由质子和中子组成的,那么为什么还会从原子核里发射出α粒子、β粒子?实际上,发射出来的α粒子和β粒子仍是原子核内的质子和中子结合或转化而成的.α粒子是原子核内的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的,β粒子是原子核内的中子转化为质子时产生并发射出来的.所以不能因为从原子核中发射出α粒子和β粒子就认为原子核也是由它们组成的.2.三种射线的比较板铅板对空气的电离作很强较弱很弱用在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光名师解惑1.对半衰期概念的理解剖析:半衰期是反映大量原子核衰变快慢的统计规律.当样品中的原子数目减小到统计规律不再起作用的时候,我们就不能按半衰期的公式去计算了.例如:2 g的Bi所含的原子核数目大,可按半衰期公式进行计算.而20个Bi核,就不再满足统计规律,也就无法判断有多少个Bi核发生了衰变.而且对单个Bi核,其何时衰变完全是偶然的,无法确定它将何时发生衰变.2.书写衰变方程的依据剖析:质量数守恒和电荷数守恒是书写衰变方程的重要依据,但要以衰变的事实为基础,不能仅仅根据两条守恒定律随意书写事实上不存在的衰变方程.另外,衰变方程是不可逆的,方程中只能用箭头“→”连接并指示衰变方向,而不能用等号“”连接.讲练互动【例题1】如图3-2-1,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外.已知放射源放出的射线有α、β、γ三种.下列判断正确的是( )图3-2-1A.甲是α射线、乙是γ射线、丙是β射线B.甲是β射线、乙是γ射线、丙是α射线C.甲是γ射线、乙是α射线、丙是β射线D.甲是α射线、乙是β射线、丙是γ射线解析：粒子垂直进入磁场,若带电则必受洛伦兹力的作用而做圆周运动,轨迹为圆弧,而乙为直线,可判定其为不带电粒子,即乙是γ射线;再根据左手定则,即可判定甲为β射线,丙为α射线,故B 正确. 答案：B 绿色通道对衰变中放出的三种粒子不同性质及其在磁场或电场中的偏转问题进行定性分析. 变式训练1.放射性元素放出的射线,在电场中分成a 、b 、c 三束,如图3-2-2所示,其中( )图3-2-2A.c 为氦核组成的粒子B.b 为比X 射线波长更长的光子流C.b 为比X 射线波长更短的光子流D.a 为高速电子组成的电子流解析：根据射线在电场中的偏转情况,可以判断,a 射线向电场线方向偏转应为带正电的粒子组成的α射线,b 射线在电场中不偏转,所以为γ射线;c 射线受到与电场方向相反的电场力,应为带负电的粒子组成的β射线. 答案：C【例题2】铀(U 23892)经过α、β衰变形成稳定的铅(Pb 20682),问在这一变化过程中,共有多少中子转变为质子( )A.6B.14C.22D.32解析：U 23892衰变为Pb 20682,需经过8次α衰变和6次β衰变,每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子同时放出一个电子,所以共有6个中子转化为质子. 答案：A 绿色通道在分析有关α、β衰变的问题时,应抓住每次α衰变质量数减4、电荷数减2和每次β衰变时质量数不变、电荷数加1这一衰变规律进行分析. 变式训练2.U 23892衰变成Rn 22286共发生了__________次α衰变和__________次β衰变. 解析：根据衰变规律,Rn 的质量数比U 的质量数减少了238-222=16,而天然放射只有α衰变才能使质量数减少,且每次α衰变减少质量数为4,故发生了16÷4=4次α衰变.因每次α衰变核的电荷数减少2,故由于α衰变核的电荷数应减少4×2=8.而Rn 核的电荷数仅比U 核少了92-86=6,故说明发生了2次β衰变(即92-8+2=86). 答案：4 2【例题3】古墓中发现一古代植物,测得里面含碳14与碳12的比例是现代植物中比例的三分之一,已知碳14的半衰期为 5 730年,求这种植物生长期距今有多少年?(lg2=0.3,lg3=0.48)解析：设植物活着时碳14与碳12比值为k=1214N N ,植物死后t 年时,碳14与碳12的比值为k′=1214'N N .则:1414''N N k k =.由半衰期公式得:Tt N N k k 21''1414===31,解得: t=(lg3/lg2)T=(0.48/0.3)×5 730年=9 168年.可见该植物体的生长期距今约为9 168年. 答案：9 168年 绿色通道14C 衰变,在植物死后不能得到补充,因此它与植物体内的12C 的比例会减少.变式训练3.放射性元素的半衰期是( )A.质量减少一半需要的时间B.原子量减少一半需要的时间C.原子核全部衰变需要时间的一半D.原子核有半数发生衰变需要的时间 解析：放射性元素的半衰期是对大量的原子核而言,原子核的个数有一半发生衰变的时间叫半衰期,故D 项正确. 答案：D【例题4】如图3-2-3所示，在匀强磁场中的A 点，有一个静止的原子核，当它发生哪一种衰变时，射出的粒子以及新核的轨道才做如图所示的圆周运动,并确定它们环绕的方向.若两圆的半径之比是44∶1，这个放射性元素原子核的原子序数是多少？图3-2-3解析：原子核衰变时,遵守动量守恒定律.由原子核的初态是静止的,可以判定出衰变时射出的粒子与新核的动量大小相等、方向相反.现由图可知新核与该粒子尽管速度方向相反,但受的磁场力方向却相同,新核带正电,则该粒子带负电,这说明发生的是β衰变.设其质量为m,在磁感应强度为B 的匀强磁场中,以速度v 做匀速圆周运动,其运动半径为R=qBmv,由衰变时动量守恒知射出粒子的动量m 1v 1等于新核动量m 2v 2,而B 相同,所以R 与q 成反比,新核的q 值都比较大,可判定出衰变射出粒子的运动轨道半径大,新核半径小,知大圆是放射出的粒子的轨迹,小圆则是新核的轨迹.根据左手定则判断：在A 点发射出的粒子是负电子，它的初速度水平向左，沿圆轨道顺时针方向旋转.新核初速度水平向左，沿圆轨道逆时针旋转且有1441221==q q R R .可从发射粒子的电荷数确定新核的电荷数,由于衰变过程中电荷数守恒,可求出原来放射性元素原子核的电荷数即它的原子序数.q1=e,电荷数是1，所以q2=44e，电荷数是44.根据电荷守恒定律，原来的放射性元素原子核的原子序数是45，它发生的是β衰变，电子顺时针方向做匀速圆周运动，新核逆时针做匀速圆周运动.答案：45绿色通道原子核在衰变过程中,不仅质量数、电荷数守恒.其动量、能量也同时守恒,并兼顾带电粒子在匀强磁场中的运动规律.变式训练4.在匀强磁场中,一静止的放射性原子核发生衰变,放出一个粒子后变为另一新原子核,为此拍得如图3-2-4所示两个相切的圆形径迹的照片,则( )图3-2-4A.图甲为发生α衰变的照片,其中大圆为α粒子的径迹B.图甲为发生β衰变的照片,其中大圆为电子的径迹C.图乙为发生α衰变的照片,其中大圆为α粒子的径迹D.图乙为发生β衰变的照片,其中大圆为电子的径迹解析：图为内切圆时,原子核发生β衰变,大圆为β粒子的轨迹;图为外切圆时,原子核发生α衰变,大圆为α粒子的轨迹.答案：AD体验探究【问题】考古学家如何把放射性同位素作为“时钟”,测定土层、化石、古木年代的? 导思：不同的放射性同位素具有不同的半衰期,且不随状态、温度的改变而改变.在自然界中同位素的含量是稳定的.探究：在土层、化石、古木枯死后,其内部不再与外界进行物质交换,而内部的放射性同位素仍在进行衰变,不断减小,因此,可以根据放射性强度的大小情况算出它们的时间. 教材链接教材P 52《讨论与交流》参照α衰变规律的分析过程,通过分析Th 23490的衰变方程寻找β衰变的规律,找出新生成的核与原来的核的电荷数、质量数有什么关系,在元素周期表中的位置怎样变化,并试着用一个通式来表示.与同学交流自己的见解.答：Th 23490发生β衰变方程为Th 23490→e 01-+Pa 23491,新生核比原来的核质量数没有改变,电荷数增加1,新生核在元素周期表中的位置后移一位.其规律可表示为X A Z→e 01-+Y AZ 1+.X 为原来的原子核,Y 为新生成的原子核.。
高中物理第2章原子结构2.2原子的核式结构模型教案鲁科版选修3_
第2节原子的核式结构模型●课标解读1．知道α粒子散射实验的原理、实验装置及实验结果．2．从α粒子散射实验的结果分析到卢瑟福建立原子的核式结构模型过程，体会科学实验与思维相结合的物理研究方法．3．知道原子的核式结构模型，并能成功解释α粒子的散射实验现象．●教学地位从汤姆孙的原子结构模型到卢瑟福的原子的核式结构模型的建立，既渗透科学探究的因素教学，又进行了模型法的教学，并将卢瑟福的原子的核式结构模型与行星结构相类比，指出大自然的和谐统一的美，渗透哲学教育．通过学生对α粒子散射实验现象的讨论与交流，顺理成章地否定了葡萄干面包模型，并开始建方新的模型．希望这一部分由学生自己完成，教师总结，总结时，突出汤姆孙原子模型与α粒子散射实验之间的矛盾，可以将α粒子分别穿过葡萄干面包模型和核式结构模型的不同现象用动画模拟，形成强烈的对比，突破难点．得到卢琴福的原子的核式结构模型后再展示立体动画α粒子散射模型，使学生有更清晰的直观形象、生动的认识．α粒子散射实验是教学的重点，高考的热点.●新课导入建议问题导入 卢瑟福用α粒子轰击金箔时，发现少数α粒子发生了大角度偏转，这是用汤姆孙的原子模型解释不通的．你能解释这种现象吗？本节课请同学们和老师一起解决此问题． ●教学流程设计课前预习安排：1.看教材2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒错误!⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究重在讲解α粒子散射实验中的功能问题⇐步骤5：师生互动完成“探究方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能释．(难点)1.(1)实验目的α粒子通过金箔时，用这些已知的粒子与金属内的原子相互作用，根据粒子的偏转情况来获得原子内部的信息．(2)实验方法用由放射源发射的α粒子束轰击金箔，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的α粒子偏转情况．(3)实验结果绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转，有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被原路弹回，α粒子被反射回来的概率竟然有1/8_000.2．思考判断 (1)α粒子散射实验主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜．(√) (2)金箔的厚薄对实验无影响．(×)(3)实验装置放在真空中．(√)3．探究交流卢瑟福为何选用α粒子去轰击金箔？【提示】 因为当时已经发现了α射线和β射线，并且，组成α射线的α粒子是具有很大动能的带电粒子，适合做轰击金属的“炮弹”．另外，金具有较大的密度和很好的延展性，能够做成很薄的箔片．1.(1)核式结构模型①原子的内部有一个很小的核，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内，带负电的电子绕核运动．②原子的核式结构模型又被称为行星模型．(2)原子的大小①原子直径数量级：10－10 m.②原子核直径数量级：10－15_m.2．思考判断(1)原子内部正电荷是均匀分布的．(×)(2)原子的质量是均匀分布的．(×)(3)原子的几乎全部质量都集中在原子核内．(√)3．探究交流卢瑟福的原子模型是如何解释α粒子散射实验结果的？【提示】α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力就很小，运动方向也改变很小．只有当α粒子十分接近核时，才受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转．由于核很小，α粒子十分接近的机会很小，所以绝大多数α粒子基本上仍沿原方向前进，只有极少数发生大角度偏转.1．α粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的 ?2．按照葡萄干面包模型，α粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？3．你认为原子中的正电荷应如何分布，才有可能造成α粒子的大角度偏转？为什么？1．实验背景α粒子散射实验是卢瑟福和他的合作者做的一个著名的物理实验，实验的目的是想证实汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据．在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型．2．实验装置如图2－2－1所示，由放射源、金箔、荧光屏等组成．图2－2－13．实验分析(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分．按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验相矛盾．(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．4．实验意义(1)否定了汤姆孙的原子结构模型．(2)提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级．1．整个实验装置及实验过程必须在真空中进行．2．α粒子是氦核，穿透能力很弱，因此金箔必须很薄，α粒子才能穿过．(2013·昌江高二检测)如图2－2－2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A、B、C、D四个位置时，观察到的现象，下述说法中正确的是( )α粒子散射实验装置图2－2－2A．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，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少【审题指导】解此题的关键是正确掌握α粒子散射实验的现象，以便确定观察位置．【解析】在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确，少数α粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，极个别α粒子被反射回来，故B、C错，D对．【答案】AD1．英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象．如图所示，O 表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是( )【解析】α粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用，离核越近，斥力越大，偏转越明显．当正好击中原子核时，由于α粒子质量较小而反弹．所以B、D选项正确．不同解释【问题导思】1．两种原子结构模型中正电荷及质量分布有什么区别？2．汤姆孙原子结构模型能解释α粒子的大角度偏转吗？3．卢瑟福的核子结构模型如何解释α粒子的散射现象？离可以估算原子核的大小．现有一个α粒子以2.0×107 m/s 的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为E p ＝k q 1q 2r ，r 为距点电荷的距离．α粒子质量为6.64×10－27 kg)． 【审题指导】 (1)明确α粒子的运动为沿粒子与原子核连线的直线运动．(2)当动能减为零时，电势能最大，离原子核最近．(3)原子核的大小应该比最近距离小一些．【解析】 当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d ，则12mv 2＝k q 1q 2d. d ＝2kq 1q 2mv 2＝2×9.0×109－1926.64×10－2772 m ＝2.7×10－14 m.【答案】 2.7×10－14 m2．卢瑟福在α粒子散射实验中，测出当α粒子(42He)与金核(197 79Au)发生对心碰撞时，α粒子接近金核的最小距离约为2.0×10－14 m ，试估算金核的密度．(结果保留一位有效数字)【解析】 本题要建立一个模型，α粒子接近金核的最小距离认为是金核的半径．金核(197 79Au)中有197个核子，每个核子的质量约为1.67×10－27 kg ，把金核看做一个球体，其半径约为r ＝2.0×10－14 m ，则金核的体积为：V ＝43πr 3＝43×3.14×(2.0×10－14)3 m 3 ＝3.3×10－41 m 3，金核的质量为：m ＝197m 0＝197×1.67×10－27 kg＝3.3×10－25 kg ，金核的密度为：ρ＝m V ＝1.0×1016 kg/m 3163(2013·龙岩检测)图2－2－3如图2－2－3所示，根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a 运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是( )A．动能先增大，后减小B．电势能先减小，后增大C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零D．加速度先变小，后变大【审题指导】α粒子在库仑力的作用下发生偏转，通过电场力做功使粒子的动能和电势能之间相互转化．电场力做功情况分析是解决本题的关键．【规范解答】根据卢瑟福提出的核式结构模型，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷电场类似．α粒子从a运动到b，电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b运动到c，电场力做正功，动能增大，电势能减小；a、c在同一条等势线上，则电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确；a、b、c三点的场强关系E a＝E c＜E b，故α粒子的加速度先变大，后变小，D错误．【答案】 Cα粒子散射实验中的功能问题α粒子接近原子核时，电场力做负功，α粒子的动能减小，电势能增加；反之，α粒子离开原子核时，电场力做正功，α粒子的动能增加，电势能减小．α粒子接近原子核的过程是一个加速度变大的减速过程，所以解决相关的问题优先考虑功能规律．【备课资源】(教师用书独具)核物理之父——卢瑟福卢瑟福被公认为是20世纪最伟大的实验物理学家，在放射性和原子结构等方面，都作出了重大的贡献．他还是最先研究核物理的人．除了理论上非常重要以外，他的发现还在很大范围内有重要的应用，如核电站、放射标志物以及运用放射性测定年代等．他对世界的影响极其深远，并且其影响还将持久保持下去．他被称为近代原子核物理学之父．卢瑟福一生还有很多逸闻趣事．1．有个外号叫“鳄鱼”卢瑟福从小家境贫寒，通过自己的刻苦努力，这个穷孩子完成了他的学业．这段艰苦求学的经历培养了卢瑟福一种认准了目标就百折不回、勇往直前的精神．后来他的学生为他起了一个外号——鳄鱼，并把鳄鱼徽章装饰在他的实验室门口．因为鳄鱼从不回头，它张开吞食一切的大口，不断前进.2．摇身一变成为“化学家”1908年，卢瑟福获得该年度的诺贝尔化学奖，他对自己不是获得物理学奖感到有些意外，他风趣地说：“我竟摇身一变，成为一位化学家了！”“这是我一生中绝妙的一次玩笑！”3．杰出的学科带头人卢瑟福还是一位杰出的学科带头人，被誉为“从来没有树立过一个敌人，也从来没有失去一位朋友”的人．在他的助手和学生中，先后荣获诺贝尔奖的竟多达12人.1922年度诺贝尔物理学奖的获得者玻尔曾深情地称卢瑟福是“我的第二个父亲”．科学界中，至今还传颂着许多卢瑟福精心培养学生的小故事．4．是我制造了波浪卢瑟福属于那种“性格极为外露”的人，他总是给那些见过他的人留下深刻的印象．他个子很高，声音洪亮，精力充沛，信心十足，并且极不谦虚．当他的同事评论他有不可思议的能力并总是处在科学研究的“浪尖”上时，他迅速回答道：“说得很对，为什么不这样？不管怎么说，是我制造了波浪，难道不是吗？”几乎所有的科学家都同意这一评价．5．最后一个土豆1895年，在农场挖土豆的卢瑟福收到了英国剑桥大学发来的通知书，通知他已被录取为伦敦国际博览会的奖学金学生．卢瑟福接到通知书后扔掉挖土豆的锄头，喊道：“这是我挖的最后一个土豆啦！”1．(2013·泉州检测)卢瑟福提出原子的核式结构学说的根据是α粒子轰击金箔的实验，在实验中他发现α粒子( )A．全部穿过或发生很小的偏转B．全部发生很大的偏转，甚至有的被反弹回C．绝大多数不发生或只发生很小的偏转，有极少数发生很大的偏转，个别甚至被反弹回D．绝大多数发生很大的偏转，甚至被反弹回，只有少数穿过【解析】根据卢瑟福的核式结构学说，原子有一个很小的核，集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，核外巨大空间为电子的运动空间．因此飞过来的α粒子与原子核正碰而被反弹回的几率非常小，并且与原子核比较近，受库仑力作用发生较大偏转的机会也不多，故绝大多数α粒子离核较远，受库仑力很小，基本上沿直线运动．选项C正确．【答案】 C2．α粒子散射实验结果表明( )A．原子中绝大部分是空的B．原子中全部正电荷都集中在原子核上C．原子内有中子D．原子的质量几乎全部都集中在原子核上【解析】在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔时其运动方向基本不变，只有少数α粒子发生较大角度的偏转，这说明原子的全部正电荷和几乎所有的质量都集中在一个很小的核上，这个核就叫原子核．原子核很小，只有少数α粒子在穿过金箔时接近原子核，受到较大库仑力而发生偏转；而绝大多数α粒子在穿过金箔时，离原子核很远，所受库仑斥力很小，故它们的运动方向基本不变．所以本题正确选项为【答案】ABD 3．在α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为( )A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子【解析】α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，不到α粒子质量的17 000，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一粒尘埃一样．故正确答案为C.【答案】 C4．(2013·厦门检测)α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，α粒子符合下列哪种情况( )A．动能最小B．势能最小C．α粒子与金原子组成的系统的能量最小D．所受原子核的斥力最大【解析】α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑力做功，动能减少，电势能增加．两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒．根据库仑定律，距离最近时，斥力最大．【答案】AD5．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( )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【解析】卢瑟福设计的α粒子散射实验是为了探究原子的结构，并非为了验证汤姆孙模型是错误的，A错误；卢瑟福并不是认识到“枣糕模型”的错误而提出“核式结构”理论，B错误；卢瑟福做了α粒子散射实验后，由实验现象而提出了“核式结构”结论，C 错误，D正确．【答案】 D。