原子核式结构的发现.doc

第九章原子和原子核
一、原子核式结构的发现
学习目标
了解电子的发现和汤姆生的原子模型。
掌握α粒子散射实验的结果和由此而提出的原子核式结构学说。
进一步理解物理学常用的研究方法，提高阅读和表达能力，增强自主学习能力。
重点和难点：
1、重点：通过学习核式结构的发现过程，培养科学的思维方法及自主学习的能力
2、难点：α粒子散射实验和由此而提出的原子核式结构学说
教具
阴极射线管、感应圈、磁铁和电源、电脑、多媒体投影仪等
教学过程
在19世纪前，人们一直认为原子是不可再分的，那么科学家们是用什么方法去揭开它们神秘面纱的呢？
是实验
2、是谁第一个打开原子的大门呢？
3、请大家想一下，用你现在所学过的知识，如何判定它还负电还是正电？（学生讨论后，请一学生上台演示，突出学生的主体性）利用阴极射线在电场中和磁场中的偏转的实验让学生判断阴极射线粒子带哪种电。（可证明阴极射线是带负电的粒子流）。
师：如果你就是当时的汤姆生，判断了这种粒子流的电性后，你将进一步作怎样的研究？生：这种粒子的电量、质量如何？
不同物质组成的阴极射线是否都具有相同的粒子？（学生讨论并互相补充）
师：当年伟大的汤姆生恰好也是这样想的，他通过精确的实验测定了这种阴极射线粒子的荷质比，及它的电量和质量，并发现不同物质做成的阴极射线都有相同的值。表明这种带电粒子是一切不同元素的原子的共同组成部分。称它为电子。
师：电子的发现，证明了什么？
生：原子是可分的。
师：到此，假如你是当时的一位科学家，针对电子的发现你会进一步提出什么问题呢？作什么样的猜测？（学生情绪高涨，讨论热烈，能提出许多问题和各种猜想）
（既然电子是原子的组成部分,而原子又是中性的,那么,原子里还存在带何种电的物质?既然电子质量很小,那么原子的质量绝大部分集中在哪里?原子内有带负电的电子，但原子是中性的，所以原子内必定还有带正电的部分，并且正电荷的总电量和电子的总电量必定相等。那么它们是怎样组成原子的呢？）
汤姆生原子模型。
师：20世纪初科学家们确实提出了很多种原子模型。其中最有影响的是1903年汤姆生提出了原子模型,它的内容是什么呢?（点击电脑，展示汤姆生模型）
汤姆生的模型提出后,当时得到了一些人的承认,其中最崇拜他这种模型的是他最得意的学生卢瑟福，（点击电脑，展示卢瑟福简介）想用实验的方法来加以论证,经过几年的努力,卢瑟福终于找到了这种实验方法,并获得了极大的成功,这就是著名的α粒子散射实验。
（二）粒子的散射实验。
1、实验装置的名称和作用。（点击电脑，展示模拟演示装置）
放射源钋放在带小孔的铅盒中，能放射粒子。氦原子核
金箔厚度极小，可至1微米（补充：金原子的质量大且金容易被加工成很薄的箔。金箔虽然很薄，但仍有几千层原子）。
显微镜能够围绕金箔在水平面内转动。
荧光屏玻璃片上涂荧光物质硫化锌制成，装在显微镜上。
2、实验步骤。
钋放出的粒子从铅盒小孔射出，形成很细的一束射线，射到荧光屏上产生闪光。通过显微镜观察。
放上金箔F，观察粒子穿过金箔打到荧光屏上所发闪光。
转动显微镜和荧光屏，在不同偏转角处观察，可看到粒子的散射现象。师：若汤姆生模型是正确的，实验的结果将如何呢？
（让学生看书后，用自己的语言总结回答，培养学生的阅读能力和概括能力）
（点击电脑，演示汤姆生模型解释）
师：那么实际的情况是怎样的呢？（点击电脑，以3维动画展示粒子的散射实验）
实验结果。
绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进
少数粒子发生了较大的偏转。
极少数粒子的偏转角超过90°
有的甚至几乎达到180°，象是被金箔反弹了回来。
卢瑟福对实验的结果非常惊讶,他说:”它是这样的叫人难以相信,正好象你用15英寸的炮弹射击一张纸片,而炮弹居然反弹回来把你打中一样....”
（点击电脑，展示粒子的散射实验模拟结果）
师：这种现象能否用汤姆生的原子模型解释,假如你仍然是当时的一位科学家，面对粒子的散射实验的结果，你又会进一步提出什么问题呢？作什么样的猜测？
（学生情绪再次高涨，讨论热烈，学生的主体性再次体现）
（汤姆生原子模型无法解释粒子散射现象；极少数粒子的偏转角超过90°EQ，甚至反方向折回，可能受到什么力的作用？能否由此判断施力物体的质量比粒子的质量大还是小？施力物体带哪种电荷？电量如何？猜测：可能受到强大的库仑斥力作用。从动量守恒定律和碰撞知识可知，跟粒子发生相互作用的物体的质量一定比粒子大得多，应该带正电，且电量较多。）
原子的核式结构学说
1、内容
师：卢瑟福经过反复的实验和仔细的分析，在1911年提出原子的核式结构学说。卢瑟福这种不迷信权威，追求真理的精神值得我们每一位学习。
那么，原子的核式结构学说的内容是什么呢？
（点击电脑，展示原子的核式结构学说的内容）
（让