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第二节原子的结构第三章原子结构之谜目标篇预习篇考点篇栏目链接学习目标1．了解α粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象．2．知道卢瑟福的原子核式结构的主要内容．3．知道原子和原子核大小的数量级，原子和原子核的组成及带电情况．目标篇预习篇考点篇栏目链接α粒子散射实验阅读课本“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？(2)α粒子散射实验的实验现象是什么？提示：(1)实验装置：目标篇预习篇考点篇栏目链接(2)α粒子散射实验的实验现象：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粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.1．实验装置(如图所示)目标篇预习篇考点篇栏目链接放射源——释放α粒子；金箔——靶子；显微镜荧光屏(可转动)——用于观察．2．实验过程．α粒子从铅盒射出，经过一条细通道，形成细射线穿过金箔后打在荧光屏上产生闪光，用可转动的显微镜从不同角度进行观察．3．实验现象．(1)α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进．(2)少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°.(3)有的甚至被弹回，偏转几乎达到180°.目标篇预习篇考点篇栏目链接4．实验分析．(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以二者发生碰撞时电子不可能使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，按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到两侧的斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验的现象矛盾．(3)现象说明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子的大角度散射是不可能的．目标篇预习篇考点篇栏目链接5．注意．(1)整个实验过程在真空中进行，且金箔很薄，α粒子很容易穿过．(2)α粒子散射实验否定了汤姆生的原子结构模型，提出了原子的核式结构模型．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是()目标篇预习篇考点篇栏目链接A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解析：α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的粒子多，B处观察到的粒子少，所以选项A、B错误．目标篇预习篇考点篇栏目链接α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误、C正确．答案：C方法总结：对α粒子散射实验题的解法(1)熟记装置及原理．α粒子散射实验是一个非常重要的实验，因此对实验器材、现象、现象分析、结论都必须弄明白，才能顺利解答有关问题．(2)理解建立核式结构模型的要点．①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．②汤姆生模型不能解释α粒子的大角度散射．目标篇预习篇考点篇栏目链接③少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用．④绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的．原子的质量、电量都集中在体积很小的核上．C．绝大多数发生很大的偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D．全部发生很大的偏转解析：α粒子散射后，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°.►课堂训练1．卢瑟福在用α粒子轰击金箔的实验中发现α粒子(B)A．全部穿过或发生很小的偏转B．绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转甚至极少数被弹回原子的核式结构如图所示为卢瑟福的α散射实验的实验装置，由放射源、金箔、荧光屏等组成．目标篇预习篇考点篇栏目链接说明：①整个实验过程在真空中进行．②R是被铅块包围的α粒子源．F为很薄的金箔，α粒子(42He核)很容易穿过．M为放大镜，且能绕水平内转动金箔．S为荧光屏．试观察其实验现象与结果．提示：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粒子发生了较大角度的偏转，偏转角甚至超过90°，也就是说它们几乎被反弹回来．目标篇预习篇考点篇栏目链接1．原子的核式结构模型的内容．原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转．2．对α粒子散射实验的解释．(1)按照该模型，由于原子核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的库仑斥力很小，它们的运动几乎不受影响．(2)极少数的α粒子从原子核附近飞过，受到的库仑斥力很大，从而发生大角度的偏转．(3)极个别的α粒子正对着原子核射来，受到的库仑斥力最大，偏转角几乎达到180°.目标篇预习篇考点篇栏目链接如图所示3．原子核的电荷与尺度．(1)原子内的电荷关系：原子核的电荷数等于核外电子数，非常接近于它们的原子序数．(2)原子核的大小：原子核半径的数量级为m，原子半径的数量级为m，两者相差十万倍之多，可见原子内部十分“空旷”．4．注意．(1)使α粒子发生偏转的是原子核对它的库仑斥力，α粒子离原子核越近，库仑力越大，α粒子的加速度越大，反之则越小．(2)α粒子与原子核间的万有引力远小于两者间的库仑力，因而可以忽略不计．并且处理α粒子等微观粒子时一般不计重力．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出()A．原子的核式结构模型B．原子核内有中子存在C．电子是原子的组成部分D．原子核是由质子和中子组成的解析：α粒子散射实验的结果是大部分α粒子沿原来方向前进，少部分发生大角度偏转，极少数偏转角超过90°甚至达到180°，说明原子几乎全部质量与全部正电荷都集中在一个很小的核上，据此卢瑟福提出了原子的核式结构模型．答案：A►课堂训练2．下列对原子结构的认识中，不正确的是(D)A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外旋转，库仑力提供向心力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约是m解析：原子由位于原子中的带正电的原子核和核外带负电的电子构成，电子在核外绕核高速旋转，库仑力提供向心力，由此可判定B、C正确．根据α粒子散射实验知原子核半径数量级为m，而原子半径的数量级为m，故A正确、D错误．