《原子的核式結構模型》.ppt

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18 2 原子的核式結構模型 教學目標 1 知識與技能 1 了解原子結構模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據 2 知道粒子散射實驗的實驗方法和實驗現象 及原子核式結構模型的主要內容 2 過程與方法 1 通過對粒子散射實驗結果的討論與交流 培養(yǎng)學生對現象的分析中歸納中得出結論的邏輯推理能力 2 通過核式結構模型的建立 體會建立模型研究物理問題的方法 理解物理模型的演化及其在物理學發(fā)展過程中的作用 3 了解研究微觀現象 3 情感 態(tài)度與價值觀 1 通過對原子模型演變的歷史的學習 感受科學家們細致 敏銳的科學態(tài)度和不畏權威 尊重事實 尊重科學的科學精神 2 通過對原子結構的認識的不斷深入 使學生認識到人類對微觀世界的認識是不斷擴大和加深的 領悟和感受科學研究方法的正確使用對科學發(fā)展的重要意義 教學重點 1 引導學生自主思考討論在于對粒子散射實驗的結果分析從而否定葡萄干布丁模型 得出原子的核式結構 2 在教學中滲透和讓學生體會物理學研究方法 滲透三個物理學方法 模型方法 黑箱方法和微觀粒子的碰撞方法 教學難點 引導學生小組自主思考討論在于對粒子散射實驗的結果分析從而否定葡萄干布丁模型 得出原子的核式結構教學方法 教師啟發(fā) 引導 學生討論 交流 教學用具 投影片 多媒體輔助教學設備 原子復雜結構的發(fā)現過程 1897年發(fā)現陰極射線是電子流 都從物體中擊出電子來 原子 中性 電子 一 正電荷 設想 1 公元前五世紀 希臘哲學家提出物質是由不可分割的微粒 叫原子 組成 2 100多年前 化學反應中原子的種類和數目不變 化學上倍比定律的發(fā)現等證實了物質的原子性結構 認為原子是不可再分的 物質是由原子組成的 3 19世紀末20世紀初 X射線使氣體電離 光電效應 湯姆生原子模型 19世紀是電磁學大發(fā)展的時期 到七 八十年代電氣工業(yè)開始有了發(fā)展 發(fā)電機 變壓器和高壓輸電線路逐步在生產中得到應用 然而 漏電和放電損耗非常嚴重 成了亟待解決的問題 同時 電氣照明也吸引了許多科學家的注意 這些問題都涉及低壓氣體放電現象 于是 人們競相研究與低壓氣體發(fā)電現象有關的問題 陰極射線是低壓氣體放電過程中出現的一種奇特現象 對其本性的研究導致了英國學派的微粒說和德國學派的以太論 電子的發(fā)現 陰極射線是德國物理學家J 普呂克爾在1858年利用低壓氣體放電管研究氣體放電時發(fā)現的 從低壓氣體放電管陰極發(fā)出的電子在電場加速下形成的電子流 陰極可以是冷的也可以是熱的 電子通過外加電場的場致發(fā)射 殘存氣體中正離子的轟擊或熱電子發(fā)射過程從陰極射出 陰極射線 1897年J J 湯姆孫根據放電管中的陰極射線在電磁場和磁場作用下的軌跡確定陰極射線中的粒子帶負電 并測出其荷質比 這在一定意義上是歷史上第一次發(fā)現電子 12年后R A 密立根用油滴實驗測出了電子的電荷 電子的發(fā)現 1856 1940英國劍橋大學實驗物理學家 電子的發(fā)現 湯姆孫 1 測陰極射線的電荷 2 使陰極射線在靜電場中偏轉 陰極射線應用 電子示波器中的示波管 電視的顯像管 電子顯微鏡等都是利用陰極射線在電磁場作用下偏轉 聚焦以及能使被照射的某些物質 如硫化鋅發(fā)熒光的性質工作的 高速的陰極射線打在某些金屬靶極上能產生X射線 可用于研究物質的晶體結構 陰極射線還可直接用于切割 熔化 焊接等 在19世紀末年 物理學有三項重大的實驗發(fā)現 這就是X射線 放射性和電子 電子的發(fā)現具有更偉大的意義 因為這一事件使人們認識到自然界還有比原子更小的實物 電子的發(fā)現打開了通向原子物理學的大門 人們開始研究原子的結構 電子的發(fā)現之旅 陰極射線 湯姆孫發(fā)現電子 倫琴發(fā)現X射線 原子可以分割 無論哪種材料作為陰極產生的粒子質量電荷相同 說明它們是原子的組成部分 粒子質量小于氫原子的千分之一 A K 湯姆孫的原子模型 原子是一個球體 正電荷均勻分布在整個球體內 電子鑲嵌其中 湯姆孫的原子模型 棗糕模型 粒子散射實驗 盧瑟福 著名的粒子散射實驗 湯姆孫模型預言的 粒子散射實驗的結果是怎樣的 湯姆孫模型預言的 粒子散射實驗的結果是怎樣的 正電荷在原子內部均勻分布 粒子穿過原子時 由于粒子兩側正電荷對它的斥力大部分互相抵消 使 粒子偏轉的力不會很大 實驗結果 絕大多數 沿原方向前進少數 發(fā)生大角度偏轉 甚至偏角超過900 結果分析 電子能否使 粒子大角度偏轉 1微米厚的金箔內含3000層原子層 絕大多數 粒子穿過金箔仍沿原方向前進說明什么 少數 粒子的大角度偏轉甚至反彈是怎么造成的 原子的核式結構的提出 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質量都集中在原子核里 帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉 根據盧瑟福的原子結構模型 原子內部是十分 空曠 的 舉一個簡單的例子 原子核的電荷和大小 根據盧瑟福的原子核式模型和 粒子散射的實驗數據 可以推算出各種元素原子核的電荷數 還可以估計出原子核的大小 1 原子的半徑約為10 10米 原子核半徑約是10 14米 原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一 2 原子核所帶正電荷數與核外電子數以及該元素在周期表內的原子序數相等 3 電子繞核旋轉所需向心力就是核對它的庫侖力 反饋練習 1 在用 粒子轟擊金箔的實驗中 盧瑟福觀察到的 粒子的運動情況是A 全部 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進B 絕大多數 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進 少數發(fā)生較大偏轉 極少數甚至被彈回C 少數 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進 絕大多數發(fā)生較大偏轉 甚至被彈回D 全部 粒子都發(fā)生很大偏轉 答案 B 2 盧瑟福 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 說明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上D 說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運動 答案 C 3 當 粒子被重核散射時 如圖所示的運動軌跡哪些是不可能存在的 答案 BC