1.1从葡萄干面包原子模型到原子结构的行星模型(第二课时)
课前自主预习
【基础梳理】
1.将科学家与其对应的贡献连线
汤姆孙 德谟克利特 卢瑟福 伦琴 道尔顿 贝克勒尔
X射线 元素的放射性 行星模型 葡萄干面包模型 近代原子论 古典原子论
【自我测评】
α射线是指_________________,β射线是指___________,γ射线是指_______________。
课堂互动探究
【核心突破】
1.α粒子散射实验探究
(1)介绍:α粒子散射实验装置和原理
(2)请同学们根据汤姆孙原子模型对实验结果进行预测。
①α粒子通过时遇到电子后会发生怎样变化?(已知:α粒子的质量约是电子的7000倍)α粒子通过时原子正电部分对它产生的库仑斥力的影响是怎样的?
②请同学们在图1.5汤姆孙原子模型中画出α粒子可能的运动轨迹。(据推算:根据汤姆孙原子模型α粒子穿过金箔时产生大角度散射的几率是10-3500,最大散射角不超过10°)
(3)根据α粒子散射实际实验结果推测:
绝大多数α粒子能直线穿过金箔说明:__________________;
极少数的α粒子能被金箔偏转,有的还被直接弹回说明:__________________;
(4)描述:卢瑟福的行星模型
2.思考:回顾当初人类对原子的认识过程,科学家们曾使用了不少科学研究方法,请至少说出两种。
课后巩固归纳
【自主练习】
基础题
一. 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.中国古代哲学家提出:物质的分割是有条件的,如果物质不存在分割的条件,物质就不能被分割。这种不能再分割的部分,称之为“端”。这位哲学家是 ( )
A.惠施 B.孔子 C.墨子 D.老子
2.卢瑟福提出原子的行星模型的实验依据是 ( )
A.α粒子散射实验 B.铀盐晶体实验
C.X射线管实验 D. 14C放射性实验
3.下列关于放射性元素的说法正确的是 ( )
①所有元素都具有放射性;②只有铀元素具有放射性;③元素具有放射性是由原子内部结构变化引起的;④放射性元素的放射现象是在一定条件下发生的。
A.①②③④ B.③ C.①③ D.①②④
4. 卢瑟福的α粒子散射实验的现象说明了 ( )
①葡萄干面包模型的原子理论是错误的;②原子中绝大部分是空的;③原子中存在着很小的带正电荷的核。
A.①②③ B.①② C. ①③ D. ②③
二. 填空题
5. 根据卢瑟福所做的α粒子散射实验是原子核式结构假说提出的实验基础。请观察该实验装置的俯视图,回答下列问题。
(1)α粒子的主要构成微粒是 ,α粒子能穿过金箔的主要原因是 。
(2)该实验的结论中,有一些关键性的数量词:“绝大多数”、“少数”、“极少数”……请将上述三个数量词填写在右图中的恰当位置,以反映到达这里的α粒子的数量特点。
(3)此实验说明了 ,卢瑟福因为在原子结构研究领域的突出贡献而获得诺贝尔奖,他的主要功绩是 。
6.现在,科学家正在探索“反物质”。“反物质”是由“反粒子”构成的,“反粒子”与其对应的“正粒子”具有相同的质量与相同的点亮,但电性相反。已知α粒子是质量数为4,带2个单位正电荷的氦原子核,据此回答:
(1)若存在反α粒子,它的质量数为 ,电荷为 ;
(2)表示反物质酸碱中和反应的通式是 。
【错题整理】
【归纳小结】
提高题
阅读材料:
卢瑟福的行星模型建立过程
1910年马斯登(E.Marsden,1889-1970)来到曼彻斯特大学由英国物理学家欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford,1871~1937)所领导的曼彻斯特实验室,卢瑟福让他用α粒子去轰击金箔,做练习实验,利用荧光屏记录那些穿过金箔的α粒子。按照汤姆逊的葡萄干蛋糕模型,质量微小的电子分布在均匀的带正电的物质中,而α粒子是失去两个电子的氦原子,它的质量约为电子质量的7300倍。当这样一颗重型炮弹轰击原子时,小小的电子是抵挡不住的。而金原子中的正物质均匀分布在整个原子体积中,也不可能抵挡住α粒子的轰击。也就是说,α粒子将很容易地穿过金箔,即使受到一点阻挡的话,也仅仅是α粒子穿过金箔后稍微改变一下前进的方向而已。这类实验,卢瑟福他们已经做过多次,他们的观测结果和汤姆逊的葡萄干蛋糕模型符合得很好。α粒子受金原子的影响稍微改变了方向,它的散射角度极小。
马斯登和盖革又重复着这个已经做过多次的实验,奇迹出现了!他们不仅观察到了散射的α粒子,而且观察到了被金箔反射回来的α粒子。在卢瑟福晚年的一次演讲中曾描述过当时的情景,他说:“我记得两三天后,盖革非常激动地来到我这里,说:‘我们得到了一些反射回来的α粒子......’,这是我一生中最不可思议的事件。这就像你对着卷烟纸射出一颗15英寸的炮弹,却被反射回来的炮弹击中一样地不可思议。经过思考之后,我认识到这种反向散射只能是单次碰撞的结果。经过计算我看到,如果不考虑原子质量绝大部分都集中在一个很小的核中,那是不可能得到这个数量级的。”
卢瑟福检验了在他学生的实验中反射回来的确是α粒子后,又仔细地测量了反射回来的α粒子的总数。测量表明,在他们的实验条件下,每入射约八千个α粒子就有一个α粒子被反射回来。用汤姆逊的实心带电球原子模型和带电粒子的散射理论只能解释α粒子的小角散射,但对大角度散射无法解释。多次散射可以得到大角度的散射,但计算结果表明,多次散射的几率极其微小,和上述八千个α粒子就有一个反射回来的观察结果相差太远。
汤姆逊原子模型不能解释α粒子散射,卢瑟福经过仔细的计算和比较,发现只有假设正电荷都集中在一个很小的区域内,α粒子穿过单个原子时,才有可能发生大角度的散射。也就是说,原子的正电荷必须集中在原子中心的一个很小的核内。在这个假设的基础上,卢瑟福进一步计算了α散射时的一些规律,并且作了一些推论。这些推论很快就被盖革和马斯登的一系列漂亮的实验所证实。
卢瑟福提出的原子模型像一个太阳系,带正电的原子核像太阳,带负电的电子像绕着太阳转的行星。在这个“太阳系”,支配它们之间的作用力是电磁相互作用力。他解释说,原子中带正电的物质集中在一个很小的核心上,而且原子质量的绝大部分也集中在这个很小的核心上。当α粒子正对着原子核心射来时,就有可能被反弹回去。这就圆满地解释了α粒子的大角度散射。卢瑟福发表了一篇著名的论文《物质对α和β粒子的散射及原理结构》。
卢瑟福有十分严谨的科学态度,虽然这是他从实验事实出发作出的结论。卢瑟福仍然认为自己提出的模型还很不完善,有待进一步的研究和发展。他在论文的一开头就声明:“在现阶段,不必考虑所提原子的稳定性,因为显然这将取决于原子的细微结构和带电组成部分的运动。”
请你用50~80字说说自己看过这段材料后的感想。
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1.1从葡萄干面包原子模型到原子结构的行星模型(第二课时)
A组 基础练习
一. 选择题
二. 填空题
5.(1)He2+ α粒子质量大、α粒子速度大
(2)见右图
(3)汤姆生的葡萄干面包模型是错误的
发现了原子结构的奥秘,提出原子结构的行星模型。
6.(1)4,-2;
(2)H- + OH+ → H2O
B组 拓展与提高
略
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