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?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?粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。 ②少数?粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在。
③极少数?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?粒子散射实验之间的矛盾，可以将?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?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( )
答案：C
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
课堂反馈
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
—10
m
8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
—13
m时受到的库仑力多大?
高中物理-原子的核式结构模型教案+练习
