高中物理-原子的核式结构模型教案+练习教学目标1、知道α粒子散射实验及其现象,了解卢瑟福原子核式结构模型,以及提出此模型的实验依据2、认识实验对理论发展的总要作用3、知道物理模型建立的意义及其局限性,培养学生抽象思维能力和想象力重点难点重点：α粒子散射实验和原子核式结构理论难点：渗透和让学生体会物理学研究方法设计思想α粒子散射实验是一个很重要的实验,体现了研究微观世界的一种科学的方法,也是锻炼学生分析问题、解决问题的知识点。
对卢瑟福如何分析α粒子散射实验,否定汤姆孙原子模型,提出原子核式结构模型的了解,有利于学生学习人类研究微观世界的科学方法,提高分析解决问题的能力。
因此本节的设计强调核式结构模型建立的依据而非结论,重点在于暴露模型建立的思路和研究的方法。
对物理学史的教育要贯穿在整个教学过程当中。
教学资源多媒体课件教学设计【课堂引入】讲述：汤姆生发现电子,根据原子呈电中性,提出了原子的枣糕模型。
学生活动：师生共同得出汤姆生的原子枣糕模型。
点评：用图片或动画展示原子枣糕模型。
【课堂学习】学习活动一：α粒子散射实验问题一：为什么用α粒子的散射现象可以研究原子的结构？原子的结构非常紧密,用一般的方法是无法探测它的内部结构的,要认识原子的结构,需要用高速粒子对它进行轰击。
而α粒子具有足够的能量,可以接近原子中心。
它还可以使荧光屏物质发光。
如果α粒子与其他粒子发生相互作用,改变了运动方向,荧光屏就能够显示出它的方向变化。
研究高速的α粒子穿过原子的散射情况,是研究原子结构的有效手段。
学生：体会α粒子散射实验中用到科学方法；渗透科学精神（勇于攀登科学高峰,不怕苦、不怕累的精神）的教育。
问题二：α粒子散射是怎么做的α粒子散射实验的装置,主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜和转动圆盘几部分组成。
动画展示 粒子散射实验装置动画展示实验中,通过显微镜观察到的现象。
通过多媒体重点指出,荧光屏和望远镜能够围绕金箔在一个圆周上运动,从而可以观察到穿透金箔后偏转角度不同的α粒子。
并且要让学生了解,这种观察是非常艰苦细致的工作,所用的时间也是相当长的。
问题三：α粒子散射的实验结果是什么？绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进或只发生很小的偏转,但有些α粒子发生了较大的偏转,大约1/8000的α粒子偏转角超过90o,个别的甚至接近180o,就像被弹回来了一样。
学习活动二：原子的核式结构模型请同学们根据考虑：问题一：α粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？碰撞前后,质量大的α粒子速度几乎不变。
只可能是电子的速度发生大的改变,因此不可能出现反弹的现象,即使是非对心碰撞,也不会有大角散射。
问题二：按照枣糕模型,α粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？对于α粒子在原子附近时由于原子呈中性,与ɑ粒子之间没有或很小的库仑力的作用,正电荷在原子内部均匀的分布,α粒子穿过原子时,由于原子两侧正电荷将对它的斥力有相当大一部分互相抵消,使α粒子偏转的力不会很大,所以α粒子大角度散射说明枣糕模型不符合原子结构的实际情况。
问题三：你认为原子中的正电荷应如何分布,才有可能造成ɑ粒子的大角度偏转？为什么？先通过课件师生分析,然后小组讨论,推理分析得到卢瑟福的原子结构模型。
教师起引导和组织作用。
教师小结：实验中发现极少数ɑ粒子发生了大角度偏转,甚至反弹回来,表明这些ɑ粒子在原子中某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用,可见原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。
①绝大多数α粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。
②少数α粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在。
③极少数α粒子被弹回表明：作用力很大；质量很大；电量集中。
点评：教师进行科学研究方法教育：模型法（实验现象）、→（分析推理）→（构造模型）（通过汤姆生的原子结构模型到卢瑟福的原子的核式结构模型的建立,既渗透科学探究的因素教学,又进行了模型法的教学,并将卢瑟福的原子的核式结构模型与行星结构相类比,指出大自然的和谐统一的美,渗透哲学教育。
通过学生对这三个问题的讨论与交流,顺理成章地否定了枣糕模型,并开始建立新的模型。
希望这一部分由学生自己完成,教师总结,总结时,突出汤姆生原子模型与α粒子散射实验之间的矛盾,可以将α粒子分别穿过枣糕模型和核式结构模型的不同现象用动画模拟,形成强烈的对比,突破难点）联想在以前的学习中有哪些进行了模型法的教学,在哪些方面的研究中可以应用模型法来研究。
得到卢瑟福的原子的核式结构模型后再展示立体动画α粒子散射模型,使学生有更清晰的直观形象、生动的认识。
【例】如图为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,下述说法中正确的是( )A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多B．相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少D．放在C、D位置时屏上观察不到闪光学习活动三：原子的组成与原子核的大小原子的中间有一个很小的核,它集中了所有的正电荷和几乎所有的质量,核外的电子绕核做圆周运动。
原子的半径在10-10m左右,原子核的大小在10-15～10-14m左右．原子核的半径只有原子半径的万分之一,体积只相当于原子体积的万亿分之一。
相当于一个体育馆里的一个小石子。
学习活动四：原子的核式结构模型与经典理论的矛盾学生先自学,然后讨论归纳：矛盾1：绕核运转的电子会辐射电磁波,能量逐渐减小,最终电子落入核中,原子将不复存在。
矛盾2：电子绕核运动辐射的电磁波是连续分布的,但在实验室中观察到的现象并非如此。
教师指出：矛盾的出现预示着新的理论的形成,也只有新的理论可以解决矛盾。
科学就是这样螺旋式前进的。
随堂练习：1、(·福建高考)在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是( )2、在卢瑟福α粒子散射实验中,只有少数α粒子发生了大角度偏转,其原因是( ) A．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里B．正电荷在原子内是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子的质量在原子核内是均匀分布的答案 A【板书设计】第2节原子的核式结构模型一、α粒子散射实验1、实验装置2、实验结果二、原子核式结构模型三、核式结构模型与经典理论的矛盾1、关于α粒子散射实验,下列说法正确的是 ( )A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光2、关于卢瑟福的α粒子散射实验,下列说法正确的是( )A．大部分α粒子穿过金属箔没有显著偏转B．所有α粒子穿过金属箔没有显著偏转C,只有少数α粒子穿过金属箔时发生偏转,最大偏转角可达180°D．大部分α粒子穿过金属箔时,发生折射偏向一边3、卢瑟福α粒子散射实验的结果 ( )A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上D．说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动4、在α粒子散射实验中,当α粒子最接近金原子核时,符合下列哪种情况 ( )A．动能最小 B.电势能最小C．α粒子和金原子核组成的系统的能量最小 D．加速度最小5、在α粒子散射实验中,使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的( ) A,万有引力 B．库仑力 C．磁场力 D．核力6、下列关于原子结构的说法正确的是 ( )A．电子的发现说明了原子内部还有复杂结构B．α粒子散射实验揭示了原子的核式结构C．α粒子散射实验中绝大多数都发生了较大偏转D．α粒子散射实验中有的α粒子发生较大偏转是α粒子与原子发生碰撞所致7、下列对原子结构的认识中,错误的是 ( )A．原子中绝大部分是空的,原子核很小B．电子在核外绕核旋转,向心力主要由库仑力提供C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10—10m8在α粒子的散射实验中,并没有考虑α粒子跟电子碰撞所产生的效果,这是由于 ( ) A．α粒子跟电子相碰时,损失的动量很小,可忽略B．电子体积实在太小,α粒子完全碰不到它C．α粒子跟各电子碰撞的效果互相抵消D．由于电子是均匀分布的,α粒子受电子作用力的合力为零9、α粒子散射实验是让α粒子射向金箔去碰撞金原子,结果发现：大部分α粒子穿过金箔后不发生偏转,少数α粒子发生偏转,有的偏转角很大,问：(1)为什么有的α粒子会发生大角度的偏转?(2)已知金的原子序数为79,当α粒子距金原子中心为1.0×10—13m时受到的库仑力多大?1．ABC 2．AC 3．C 4．A 5．B 6．AB 7．D 8．A9．（1）有的α粒子靠近金原子核时,受到核较大的斥力,所以会发生大角度偏转。
（2）3.64N课后测评1．对α粒子散射实验装置的描述,下列说法正确的是()A．主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜B．金箔的厚薄对实验无影响C．如果改用铝箔就不能发生散射现象D．实验装置放在真空中2．根据汤姆孙原子模型预测α粒子散射实验结果是()A．绝大多数α粒子穿过金箔后都有显著偏转B．绝大多数α粒子穿过金箔后都有小角度偏转C．极少数α粒子偏转角很大,有的甚至沿原路返回D．不可能有α粒子偏转角很大,更不可能沿原路返回3．下列对原子结构的认识中,正确的是()A．原子中绝大部分是空的,原子核很小B．电子在核外旋转,库仑力提供向心力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约是10－10 m4．在α粒子散射实验中,不考虑电子和α粒子的碰撞影响,是因为()A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零,是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少,可忽略不计D．电子很小,α粒子碰撞不到电子5．在卢瑟福的α粒子散射实验中,有少数α粒子发生大角度偏转,其原因是()A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子中是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．金箔中的金原子间存在很大的空隙,只有极少数碰到金原子6．关于原子结构理论与α粒子散射实验的关系,下列说法正确的是()A．卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的枣糕模型是错误的B．卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论C．卢瑟福的α粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性D．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论7．如图所示,X表示金原子核,α粒子射向金核时被散射,设入射的动能相同,其偏转轨道可能是图中的()8．如图所示为α粒子散射实验中α粒子穿过某一个原子核附近时的示意图,A、B、C三点分别位于两个等势面上,则以下说法中正确的是()A．α粒子在A处的速率比在B处的速率小B．α粒子在B处速率最大C．α粒子在A、C处的速率相同D．α粒子在B处的速率比在C处的速率小9．已知金的原子序数为79,α粒子离金原子核的最近距离设为10－13 m,则α粒子离金核最近时受到的库仑斥力是多大？对α粒子产生的加速度是多大？(已知α粒子的电荷量q α＝2e ,质量m α＝6.64×10－27 kg)参考答案：1． AD 2． D 3．ABC 4．C 5．A 6．D 7．D 8．CD9．解析：α粒子离核最近时受到的库仑斥力为F ＝k q 1q 2r 2＝k 79e ·2er 2＝9×109×(79×1.6×10－19)×(2×1.6×10－19)(10－13)2 N≈3.64 N金核的库仑斥力对α粒子产生的加速度大小为a ＝F m ＝ 3.646.64×10－27 m/s 2≈5.48×1026 m/s 2.答案：3.64 N 5.48×1026 m/s 2。