高二物理人教版选修35原子的核式结构.docx

原子的核式结构重/难点重点：卢瑟福𝛼粒子散射实验的结果及卢瑟福的原子核式结构学说的主要论点。难点：对卢瑟福𝛼粒子散射实验装置、实验结果的理解。重/难点分析重点分析：在介绍𝛼粒子散射实验时先充分介绍实验的背景、实验装置、实验过程使学生对实验先产生较全面的了解再通过图片、动画演示实验的结果及核式结构模型使学生对这些微观、抽象的知识具有具象的认识。然后通过学生讨论将两者进行联系进一步加深对该知识的理解与记忆。难点分析：首先充分利用课件和媒体将实验过程、实验结果清晰地展示给学生。由于该实验设计思想及实验结果具有非常严密的逻辑性解释该实验结果需要运动学、电磁学的综合知识因此教学过程中通过三次学生活动逐步引导学生体会理解如何通过分析宏观的实验现象去推测微观世界三次活动的难度逐步提高为最后学生准确理解实验结果做好充分的准备铺垫。本节课学生第一次接触到微观世界的研究方法缺少感性认识和课堂演示实验可鼓励引导学生充分调动想象力与已学过的知识综合运用解决问题。突破策略（一）电子的发现和汤姆孙原子模型1、第一个打开原子大门的是汤姆孙他根据实验提出了原子是可分的。2、既然电子是原子的组成部分而原子又是中性的说明原子内必定还存在着带正电的组成成分；由电子的质量与原子相比很小又可推测原子的质量绝大部分集中在带正电的部分。学生活动：根据这些推测来设计一种原子模型。根据这些推测科学家们提出了很多种原子模型其中最有影响的是1903年汤姆孙提出“西瓜模型”。图片展示：汤姆孙的原子模型。汤姆孙认为原子是中性的由质量很小的电子（如西瓜籽）镶嵌在集中了原子的几乎全部质量的正电荷（如西瓜）中构成电子是不动的。（二）卢瑟福a粒子散射实验汤姆孙的原子模型不仅能解释原子为什么是电中性的电子在原子里是怎样分布的还能解释阴极射线等现象。根据这个模型还能估算出原子的大小约厘米正由于汤姆逊模型能解释当时很多的实验事实所以很容易被许多物理学家所接受。科学仅仅有猜想是不够的还需要实验验证。汤姆孙的原子模型提出后他的学生卢瑟福想用实验的方法来加以论证。由于原子是微小的无法直接观察它的内部结构卢瑟福发现研究原子的有效办法是利用高能粒子去碰撞原子引起某些可能观察到的现象从分析这些现象的过程中逐步探索认识原子的内部结构和规律。在这样的思想方法的指导下1909-1911年卢瑟福和他的助手盖革学生马斯登等做了用a粒子轰击金箔的实验也就是著名的a粒子散射实验。1、实验装置图片展示：a粒子散射实验装置图。放射源：钋放在带小孔的铅盒中能放射a粒子。金箔：厚度极小可至1微米（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：玻璃片上涂有荧光物质硫化锌装在显微镜上。a粒子：带正电电量是电子电量的2倍质量约是氢原子的4倍约是电子质量的7000倍。从放射性元素中放射出来的a粒子动能很大射出速度达α粒子打到荧光屏上能产生一个闪烁的亮点可用显微镜观察。2、实验过程（1）钋放出的a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。（2）放上金箔观察a粒子穿过金箔打到荧光屏上发出的闪光。（3）转动显微镜和荧光屏在不同偏转角θ处观察可看到α粒子的散射现象。3、实验结论动画视频演示：a粒子散射实验的实验现象。（1）绝大多数的a粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进；（2）少数粒子发生了较大的偏转；（3）极少数粒子（约有1/8000）的偏转角q超过90°甚至有个别粒子（约占总数的1/20190）被反弹回来。4、实验结论讨论学生讨论：实验结果能否用汤姆孙的原子模型解释？动画演示：若汤姆孙的模型正确a粒子穿过后可能会出现的实验现象。通过简单分析可以发现若汤姆孙的原子模型正确a粒子穿过原子后应该只会出现小角度散射不可能出现“极少数粒子被反弹”这样的现象。汤姆生原子模型不能解释a粒子的散射实验结果中的大角度散射现象因而被否定。（三）原子的核式结构模型1、为了解释a粒子的散射实验结果卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核叫做原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里带负电的电子在核外空间里绕着核高速旋转。2、原子的核式结构模型对a粒子散射实验的解释学生讨论：如何用原子的核式结构模型解释a粒子散射实验中粒子发生的大角度偏转。由于a粒子的质量大约是电子质量的8000倍所以a粒子在与电子作用时几乎不会改变方向只有在a粒子十分接近原子核时才受到很大的斥力而发生大角度偏转。由于原子核很小原子内很空旷a粒子接近原子核的机会非常少所以有上述实验结果。3、原子核大小的估计a粒子散射的实验的数据可以估计原子核的半径约为m不同元素原子核的半径略有不同。原子半径约为m原子核半径只相当于原子半径的万分之一。如果把原子比作100m半径的大球原子核就相当于半径1cm