《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》.ppt

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18.2《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》,教學(xué)目標(biāo),1、知識(shí)與技能（1）了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù)；（2）知道粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。2、過程與方法（1）通過對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的分析中歸納中得出結(jié)論的邏輯推理能力；（2）通過核式結(jié)構(gòu)模型的建立，體會(huì)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(xué)發(fā)展過程中的作用；（3）了解研究微觀現(xiàn)象。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過對(duì)原子模型演變的歷史的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)家們細(xì)致、敏銳的科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威、尊重事實(shí)、尊重科學(xué)的科學(xué)精神；（2）通過對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)的不斷深入，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)是不斷擴(kuò)大和加深的，領(lǐng)悟和感受科學(xué)研究方法的正確使用對(duì)科學(xué)發(fā)展的重要意義。,教學(xué)重點(diǎn)：（1）引導(dǎo)學(xué)生自主思考討論在于對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)；（2）在教學(xué)中滲透和讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)研究方法，滲透三個(gè)物理學(xué)方法：模型方法，黑箱方法和微觀粒子的碰撞方法。教學(xué)難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生小組自主思考討論在于對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。,原子復(fù)雜結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程,1897年發(fā)現(xiàn)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(shè)想?,,1、公元前五世紀(jì),希臘哲學(xué)家提出物質(zhì)是由不可分割的微粒（叫原子）組成。,2、100多年前,化學(xué)反應(yīng)中原子的種類和數(shù)目不變，化學(xué)上倍比定律的發(fā)現(xiàn)等證實(shí)了物質(zhì)的原子性結(jié)構(gòu)，認(rèn)為原子是不可再分的、物質(zhì)是由原子組成的。,3、19世紀(jì)末20世紀(jì)初,X射線使氣體電離,光電效應(yīng),湯姆生原子模型,19世紀(jì)是電磁學(xué)大發(fā)展的時(shí)期,到七、八十年代電氣工業(yè)開始有了發(fā)展,發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓輸電線路逐步在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，然而，漏電和放電損耗非常嚴(yán)重，成了亟待解決的問題。同時(shí)，電氣照明也吸引了許多科學(xué)家的注意。這些問題都涉及低壓氣體放電現(xiàn)象，于是，人們競(jìng)相研究與低壓氣體發(fā)電現(xiàn)象有關(guān)的問題。陰極射線是低壓氣體放電過程中出現(xiàn)的一種奇特現(xiàn)象，對(duì)其本性的研究導(dǎo)致了英國(guó)學(xué)派的微粒說和德國(guó)學(xué)派的以太論。,電子的發(fā)現(xiàn),陰極射線是德國(guó)物理學(xué)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(shí)發(fā)現(xiàn)的.從低壓氣體放電管陰極發(fā)出的電子在電場(chǎng)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(chǎng)的場(chǎng)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(jù)放電管中的陰極射線在電磁場(chǎng)和磁場(chǎng)作用下的軌跡確定陰極射線中的粒子帶負(fù)電，并測(cè)出其荷質(zhì)比，這在一定意義上是歷史上第一次發(fā)現(xiàn)電子，12年后R.A.密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了電子的電荷。,電子的發(fā)現(xiàn),1856-1940英國(guó)劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,電子的發(fā)現(xiàn)~~湯姆孫,1.測(cè)陰極射線的電荷,2.使陰極射線在靜電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)。,陰極射線應(yīng)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(chǎng)作用下偏轉(zhuǎn)、聚焦以及能使被照射的某些物質(zhì),如硫化鋅發(fā)熒光的性質(zhì)工作的.高速的陰極射線打在某些金屬靶極上能產(chǎn)生X射線，可用于研究物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。陰極射線還可直接用于切割、熔化、焊接等。,在19世紀(jì)末年，物理學(xué)有三項(xiàng)重大的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這就是X射線、放射性和電子。電子的發(fā)現(xiàn)具有更偉大的意義，因?yàn)檫@一事件使人們認(rèn)識(shí)到自然界還有比原子更小的實(shí)物。電子的發(fā)現(xiàn)打開了通向原子物理學(xué)的大門,人們開始研究原子的結(jié)構(gòu).,電子的發(fā)現(xiàn)之旅,陰極射線,,湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,,倫琴發(fā)現(xiàn)X射線,原子可以分割。無論哪種材料作為陰極產(chǎn)生的粒子質(zhì)量電荷相同，說明它們是原子的組成部分。粒子質(zhì)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(gè)球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中。,湯姆孫的原子模型,棗糕模型,α粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福,著名的粒子散射實(shí)驗(yàn),湯姆孫模型預(yù)言的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是怎樣的？,湯姆孫模型預(yù)言的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是怎樣的？,正電荷在原子內(nèi)部均勻分布，α粒子穿過原子時(shí)，由于粒子兩側(cè)正電荷對(duì)它的斥力大部分互相抵消，使α粒子偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大。,,實(shí)驗(yàn)結(jié)果：,絕大多數(shù)：沿原方向前進(jìn)少數(shù)：發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，甚至偏角超過900,結(jié)果分析：,電子能否使α粒子大角度偏轉(zhuǎn)？1微米厚的金箔內(nèi)含3000層原子層，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔仍沿原方向前進(jìn)說明什么？少數(shù)α粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至反彈是怎么造成的？,原子的核式結(jié)構(gòu)的提出,在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里．帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)．,,,根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分“空曠”的，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：,原子核的電荷和大小,根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的電荷數(shù)，還可以估計(jì)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(shù)與核外電子數(shù)以及該元素在周期表內(nèi)的原子序數(shù)相等。（3）電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力就是核對(duì)它的庫侖力。,【反饋練習(xí)】,1、在用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福觀察到的α粒子的運(yùn)動(dòng)情況是A、全部α粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)B、絕大多數(shù)α粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回C、少數(shù)α粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回D、全部α粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn),答案：B,2、盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果A、證明了質(zhì)子的存在B、證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C、說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)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(yùn)動(dòng),答案：C,3、當(dāng)α粒子被重核散射時(shí)，如圖所示的運(yùn)動(dòng)軌跡哪些是不可能存在的,答案：BC,