《高二物理备课导学案（人教版2019选择性必修第三册）》4.3 原子的核式结构模型 （解析版）

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第 3 节　原子的核式结构模型
【知识梳理与方法突破】
α粒子散射实验和原子的核式结构模型
1.对
α
粒子散射实验的理解
（1）现象及解释
①绝大多数的
α
粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，因为大多数
α
粒子离金原子核较远。
②少数
α
粒子发生较大的偏转，发生较大偏转的
α
粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大。
③极少数
α
粒子偏转角度超过
90∘
，有的几乎达到
180∘
，正对或基本正对着金原子核入射的
α
粒子在库仑斥
力作用下先减速至较小速度然后加速远离金原子核。
（2）
粒子的受力及能量转化情况
①
α
粒子的受力情况
α
粒子与原子核间的作用力是库仑斥力
F=kQq
r2
。
α
粒子离原子核越近，库仑力越大，运动加速度越大；反之，则越小。
方向：
α
粒子的受力沿原子核与
α
粒子的连线，由原子核指向
α
粒子。
②库仑力对
α
粒子的做功情况
当
α
粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加；当 α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减
小。
③
α
粒子的能量转化情况
仅有库仑力做功，能量只在电势能和动能之间相互转化，而总能量保持不变。
2.原子的核式结构模型
（1）原子的核式结构与原子的枣糕模型的比较
核式结构 枣糕模型
原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核 原子是充满了正电荷的球体
电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内
（2）核式结构模型对
α
粒子散射实验结果的解释
①当
α
粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，
α
粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮
无挡，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数 α粒子不发生偏转。
②只有当
α
粒子十分接近原子核时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少。
③如果
α
粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到
180∘
，这种机会极少，如图所示。
3.原子核的电荷与尺度
原子内的电荷
关系
原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等
原子核的组成 原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数
原子核的大小 原子半径的数量级是
10−10 m
，原子核半径的数量级是
10−15 m
，两者相差 10 万倍之多，因
而原子内部十分“空旷”
【例】关于原子结构和原子核，下列说法中正确的是 　　
A．利用 粒子散射实验可以估算原子核的半径
B．原子核经过衰变生成新核，则新核的总质量等于原核的总质量
C．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验
D．处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大
【答案】AD
【详解】卢瑟福根据 a粒子轰击金箔的实验，提出原子核式结构学说，通过实验可以估算原子核的半径，
故A正确；原子核经过衰变生成新核的过程中要向外放出大量的能量，所以新核的总质量小于原核的总质
量，故 B错误；玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，玻尔的原子模型很好地解释了氢
原子光谱的实验，故 C错误；处于激发态的氢原子放出光子后，向低能级跃迁，核外电子的运动半径减小，
根据 可知，其动能增大，电势能减小，总能量也减小，故 D正确；故选AD．
【针对训练】在图中画出了在 粒子散射实验中的一些曲线，这些曲线中可能是 粒子的径迹的是（　
　）
A．aB．bC．cD．d
【答案】BD
【详解】C． 粒子与金原子核均带正电，相互排斥，故不可能沿轨迹 c运动；C错误；
AB．a轨迹弯曲程度很大，说明受到的库仑力很大，但粒子离核较远，故 a轨迹不可能存在而 b轨迹正
确；A错误，B正确；
D．d轨迹是 粒子正对金原子核运动时的情况。D正确。故选BD。
【对点检测】
1．在 α粒子散射实验中，我们并没有考虑 α粒子跟电子的碰撞，这是因为（）
A．电子体积非常小，以至于 α粒子碰不到它
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