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第3節 “解剖“原子
溫故知新
1.化學的發展，到18世紀，人們已經認識到我們的世界是由 組成的。
分子
2.分子的體積很小，直徑的數量級為 。
10-10m
3.分子動理論內容：
（1）物質是由大量分子組成的;（2） 分子在不停的做無規則運動；（3） 分子之間有間隙；（4） 分子之間存在著相互的作用力。
物質
分子
想一想
思考：分子可以再分嗎
人類探求真理的欲望總是沒有止境的
分子還可以再分嗎？分子是由什么組成的呢？
物質
分子

一、分子可以再分嗎
大多數分子是由多個原子組成的，叫做多原子分子。有些分子是由單個原子組成的，叫做單原子分子。金屬分子是由一個原子組成。
(a)石墨底層上的金原子
(b)鉑原子
電子顯微鏡下的原子
想一想
物質
分子
原子

二、把“原子”切開
19世紀末，科學家用真空管進行放電實驗時，發現管的陰極能發出一種射線。
陰極射線實驗
湯姆生
（1856—1940）
1897年，英國科學家湯姆生進行了認真的實驗研究，確定這種射線是由一種帶負電的微粒組成的，它們是從原子的內部發出的，這種微粒叫電子。
電子是比分子、原子更小的物質粒子。它的質量mc=9.11×10-31kg，約等于氫原子質量的1/1837，半徑小于10-16m。
原子內部有帶負電的電子，整個原子卻不對外顯示電性，并且十分穩定。原子的這種特性啟示人們，原子內部一定還有帶正電的部分。因此，電子的發現，使人們認識到原子也是 有復雜結構的。
三、原子結構的兩種模型
由于原子、電子都很小，在無法用一起對它們直接觀察時，只能借助某些實驗，利用已有的知識，通過想象、類比等方法，構建出它們的模型。其中最有影響的是由湯姆生和他的學生盧瑟福提出的兩種原子結構模型。
1.湯姆生——“棗糕模型”
湯姆生原子模型的切面圖
湯姆生認為，原子像一個實心球體，均勻分布著帶正電的粒子，電子鑲嵌在其中，猶如糕中的棗兒，因此被稱為“棗糕模型”。
2.盧瑟福——“核式模型”
盧瑟福
α粒子散射實驗示意圖
1911年，盧瑟福進行了α射線（帶正電的粒子流）轟擊金箔的實驗。
盧瑟福的原子結構模型
盧瑟福的原子核式結構模型：
原子中間有一個帶正電的核，它只占極小的體積，卻集中了原子的幾乎全部質量，帶負電的電子像行星環繞太陽一樣在核外較大空間繞核高速旋轉，這一模型稱為“核式模型”。
盧瑟福(E·Rutherford)原子核式結構模型
原子核
電子
盧瑟福的“核式模型”否定了湯姆生的“棗糕模型”，但它并不是完美的。以后的實驗進一步表明，原子中的電子并不像行星環繞太陽運轉時那樣有固定的軌道。而是形成電子云分布在原子核的外圍。
電子云
物質
分子
原子
電子
原子核


例1 1911年，盧瑟福在a粒子散射實驗的基礎上，提出了原子核式結構模型。下列關于這個模型的說法中正確的是（　　）
A．原子核占據了原子內大部分空間
B．原子核位于原子的中心
C．電子靜止在原子核周圍
D．原子核帶負電
練一練
B
四、原子核內部有些什么
科學家發現，氫原子的結構最簡單，核外只有一個電子（如圖所示）。如果把電子的電荷量作為一個單位的負電荷兩，則氫原子核的電荷量便是一個單位的正電荷量。這種具有單位正電荷量的氫原子和叫做質子。實驗表明，質子不僅是氫原子和核，也是其他原子核的組成部分。
氫原子結構圖
查德威克
（1891—1974）
1932年，英國物理學家查德威克從實驗中發現，原子中還有一種不帶電的粒子，它的質量跟質子差不多，這種粒子叫做中子。
原子結構示意圖
質子和中子統稱為核子。原子核中的質子和中子的數目稱作核子數。各種元素原子核的質子數和核子數一般是不同的。
物質
分子
原子
原子核
核外電子
中子
質子
五、原子的結構
現在，我們知道，原子是由原子核和核外繞核高速旋轉的帶負電的電子組成的；而原子核式由帶正電的質子和不帶電的中子組成的（如圖所示）。
原子結構圖
進一步的研究表明，大多數原子直徑的尺寸約10-10m，而原子核直徑的尺寸只有10-15~10-14m。如果把原子想象成籃球一樣的大小，那么原子核就比一粒砂子還小。
想一想
原子核是有結構的，那么，質子和中子能不能再分呢？
科學家正在進一步探索質子和中子的內部結構和運動規律，并且已經取得巨大進展。到目前為止，科學家已普遍確認質子、中子等也有內部結構，它們是由一種叫做夸克的更小微粒組成的（如圖所示）。
質子和中子的組成
從17世紀開創近代物理后的幾百年，人們對物質結構的探索日益深入，目前，人們認識到的微觀世界的尺度大致如圖所示。
人們認識到的微觀世界的尺度
例2 湯姆生最早發現了原子中存在一種帶負電荷的粒子，證明了原子是可以再分的。湯姆生發現的這一粒子是（　　）
A．質子
B．中子
C．電子
D．原子核
練一練
C
例3 2020年春節注定不平凡，“新冠病毒”引起的肺炎在武漢蔓延開來。但是，在黨中央的領導下，全國人民萬眾一心，共同抗疫，很快迎來了勝利的曙光。已知“新冠病毒”的直徑約為10-7m，原子的直徑約為10-9m。以下微粒由大到小排列正確的是（　　）
A．新冠病毒 原子 夸克 原子核 質子
B．原子 新冠病毒 質子 原子核 夸克
C．新冠病毒 原子 原子核 質子 夸克
D．原子 質子 原子核 夸克 新冠病毒
練一練
C
原子
結構
原子核（盧瑟福）
課堂小結
核外電子（湯姆生）
質子
中子(查德威克）
夸克
夸克

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