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原子的核式結構模型
第四章 第三節
學習目標
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。
3.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展過程中的作用。
一百多年前：
湯姆孫首次發現了電子，并知道電子是原子的 組成部分，原子也有內部結構。
化學反應中原子的種類和數目不變，原子是組成
物質的最小微粒；
公元前5世紀：
希臘哲學家提出物質是由不可分的微粒組成的；
19世紀末：
歷史回顧
思考：那么，這兩種物質是怎樣構成原子的呢？
電子是原子的組成部分，由于電子是帶負電的，而原子又是中性的，因此推斷出原子中還有帶正電的物質，幾乎占有原子的全部質量。
電子
正電荷
原子是一個球體，正電荷均勻分布在球體中，電子鑲嵌在正電荷液體中，就象棗點綴在一塊蛋糕里一樣，所以又被人們稱為“棗糕模型”。
一.湯姆孫的原子模型
以湯姆孫為首的英國劍橋學派，在原子物理學上所取得的這些驚人成就，使歐洲大陸上的物理學家都拜倒在他們的腳下。
從經典物理學的角度看，湯姆孫的模型是很成功的。解釋原子是電中性的，電子在原子里是怎樣分布的，解釋原子為什么會發光，能估計出原子的大小約為一億分之一厘米。
研究方法：利用高能的粒子撞擊原子
盧瑟福
分析實驗現象
認識原子的內部結構
盧瑟福
1909～1911年，盧瑟福、蓋革和馬斯頓的α粒子散射實驗。
1.實驗目的
2.實驗方法和器材
3.實驗過程
4.實驗現象及分析
5.實驗結論
二、α粒子散射實驗
α粒子：帶兩個單位正電荷，質量約是氫原子質量的4倍，約是電子質量的7300倍
2、實驗器材
放射源：放射性元素釙（Po）放出α粒子；
金 箔：作為靶子，厚度極小，可達1μm；
熒光屏：α粒子打在上面發出閃光；
顯微鏡：能夠繞金箔在水平面內運動；
α 粒子：從放射源射出來的α 粒子動能很大，打到熒光屏上能產生一個亮斑，可用顯微鏡觀察
為什么用金？
整個裝置放在一個抽真空的容器內
3、實驗過程
整個觀察過程是十分艱苦的，所用時間也相當長
你能總結出實驗現象嗎？
4、實驗現象及分析
1、絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原來方向前進；
2、少數α粒子發生了較大的偏轉；
極少數α粒子的偏轉超過90°；
3、有的（個別）甚至幾乎達到180°；
盧瑟福對于上述實驗的結果感到十分驚奇，他說：“這是我一生中從未有的最難以置信的事，它好比你對一張紙發射炮彈，結果被彈回來而打到自己身上……”
為什么會這樣說？湯姆孫棗糕原子模型能否解釋這種現象？
4、實驗現象及分析
（1）粒子出現大角度散射有沒有可能是與電子碰撞后造成的？
（2）按照棗糕模型，粒子出現大角度散射有沒有可能是原子中正電荷造成的？
盧瑟福根據他的導師湯姆孫模型計算的結果：
電子質量很小，對α粒子的運動方向不會發生明顯影響；由于正電荷均勻分布，α粒子所受庫侖力也很小，散射角不超過零點幾度，發生大角度偏轉的概率幾乎是零．
棗糕模型無法解釋α粒子散射實驗現象！
1、絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原來方向前進；
2、少數α粒子發生了較大的偏轉；
極少數α粒子的偏轉超過90°；
3、有的（個別）甚至幾乎達到180°；
說明原子中絕大部分是空的。
可見α粒子受到較大的庫侖力作用。
電量和質量分布范圍很小，集中在一個核上。
你認為原子中的正電荷和質量應如何分布？
動畫
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。
三、原子的核式模型
實驗現象
分析推理
構造模型
局限性：只研究解釋了原子的內部結構，無法研究原子核的內部結構等
體育場
四、原子核的尺度
原子
原子核
α粒子散射實驗的應用
思
考
1、在α粒子散射實驗中，為什么不用鐵板、紙張、鉛箔，而是用“金箔”呢？實驗中利用了金箔的哪些特性？
2、α粒子散射實驗的裝置必須置于真空中嗎？
第三章
金的延展性好，核電荷量大，核質量大
練
習
1.下列說法中正確的是（ ）
A.盧瑟福提出的原子的核式結構學說也具有一定的局限性
B.α粒子散射實驗揭示了原子的全部正電荷都集中在原子核里
C.湯姆生發現電子揭示了原子核內部有復雜結構
D.盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子核有復雜結構
練
習
2、在盧瑟福的 α 粒子散射實驗中，有少數 α 粒子發生大角度偏轉，其原因是（ ）
A、原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上
B、正電荷在原子中是均勻分布的
C、原子中存在著帶負電的電子
D、原子只能處于一系列不連續的能量狀態中
本節課學習總結
請同學們根據這節課的學習，認真概括總結一下你的學習體會，并把它寫在你的筆記本上。
1 .α粒子散射實驗裝置、現象、意義
2．盧瑟福原子核式結構模型
3．原子核與原子大小的數量級
課堂小結
你掌握了嗎？

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