原子结构范文1
这部份说的核的具体结构是指：所有质子之间间隔1个中子或2个中子，直接接触的一种全新的核结构形式。所有支节以间隔1个中子组成，主轴以间隔双中子组成，分上、下部份。质子支节排列 规律 类似于核外 电子 的排列规律进行，先排质子p层（电子是小写p），且自旋向上的3个p质子排在上部，自旋向下的3个p质子排下部；再接着排d、f层。排完的大核有主杆、有许多支节分上下部份，就象一棵有主杆、主根、有支节支根的大树。
由于间隔1个中子时质子间引力大于斥力，迫使整个核高速作圆周旋转，其转动时核的直径正好是核的主轴长度，卢瑟福实验中测出核直径，证明和主轴上所有中子和质子直径相加得到的主轴长度相等。碳族核外电子经sp杂化后成三角四面形状，而碳族核内排列经sp杂化后也成三角四面体而稳定。从 212po 核经α衰变后成为了稳定的pb 208和钴60（60c o ）核在3d处发生β衰变后的位置及产物的核结构也证明三角四面体结构的稳定性。
从这个结构中发现：双中子处核力最弱，原子核裂变就是发生在主杆上部的2s至3s的双中子上，因此才形成了不对称的产物（见《第三部份核的裂变位置》）。从这个结构发现：只有同向旋转的两个核在接近到双中子以内时才能裂合，这就是裂变的原因（见《第四部份核的裂变机理》），也说明发生裂变的条件苛刻。“真理总是最朴素。”
关健词：单中子结构、双中子结构、三角四面体形、支节、主干、树形结构、主轴。
中图分类号：查阅《 中国 图书馆分类法》
总 序
对旧的知识的深入理解和推导，从而得到新的知识理论， 科学 的 发展 总是跃越性的，没有大胆的假设就没有科学的发展。对原子核结构的探索将使现在科学理论跃升到一个新的台阶，这个结论若能得到进一步验证，将会重新改写物理教科书。
核外电子具有强力的排列规律（元素周期表等），核外电子具有清楚的壳层结构和能级排列，碳族元素外层电子具有s1p2杂化.所有这些核外电子的性质由电子本身决定还是由原子核结构决定呢?
对原子核裂变产物 分析 发现:为什么裂变成质量均匀的两半几率很小,裂变成不均匀的两半几率很大? 钴60核（60 c o ）的β衰变后变成了ni核，从而核变为稳定结构.。 212po 核经α衰变后成为了碳族中稳定的 208pb 核 。稳定的核结构是什么形状的呢?
核力是两种不同性质的力的组合，在相邻两质子之间表现出的核力势垒图如图2-1.
从图中可看出质子之间间距在约r--6r之间表现出引力(r为质子半径),在这区间之外表现出斥力。原子核的高速旋转中每个核子必须具有向心力，所以核子间只能表现出引力才能组成原子核。从图中还可发现在1.7r--4r之间引力最强，从这点可推断：质子之间是以间隔1个中子或2个中子组成原子核的；中子于核内只表现出引力；间隔1个中子或2个中了后每个核子还具有多余的引力 ，这个多余的引力正好作为核子园周旋转的向心力。难道单中子结构和双中子结构就是原子核的基本结构形式？
以上所提的许多科学凝问都是由原子核的未知结构产生的，核的结构应该是怎样的呢？本文推导出一种多支节、相邻质子间隔1个中子或2个中子的树形结构，并为它命名为“核的树形结构模型”，多质子大核结构象一颗大树，有树根、树干、树支、根支等；少质子核象个小树苗。这样的结构它的主轴长是它作园周旋转时的直径，这个直径正是卢瑟福实验测得的原子核直径。这种结构正好使任意相邻质子表现出引力，相邻外的所有质子表现出较小的斥力，从而核内总的核子间作用力表现出引力。
下面分两章说明：一章、树形核结构排列规律。包括形状、形式、次序、多中子排列 问题 等。二章、树形核结构例举证明。包括电子运动规律映证树形核的结构；著名弱相互作用宇称不守恒映证树形核结构的非对称性；212po的a
力太小，必须有分支旋转产生组合引力作用下才能存在，所以主要在第2层以外的特定三角区内出现。这两种形式是由核力的基本特性决定的，强大核力作用下，高速的核子不可能象气模、液模、壳层结构所述“悬空达到平衡稳定”；只能以上述两种结构形式中子质子相间隔接触存在。因为核力是两种不同性质的力的组合，在相邻2个质子之间表现出的核力势垒图如图1，从图中可看出质子之间间距在约r--6r之间表现出引力(r为质子半径),在这区间之外表现出斥力。原子核的高速旋转中每个核子必须具有向心力，所以核子间只能表现出引力才能组成原子核。从图中还可发现在1.7r--4r之间引力最强，从这点可发现：质子之间是以间隔1个中子或2个中子的基本形式组成原子核的；中子在核内只表现出引力；间隔1个中子或2个中子后每个质子还具有多余的吸引力 ，它正好作为核子园周旋转的向心力。所以，单中子结构、双中子结构就是组成原子核结构的基本结构形式。
2、原子核的树形核结构模型形状
单中子结构、双中子结构形式又是怎样组成一个大核的？
原子核结构形状形如一棵理想的大树，叫“树形核结构模型”。多质子大核以主要形式排列到第2层后，首尾质子因核力作用而明显偏离轴心，为了加强核力和整体的稳定，就由同等地位的3支p质子组成三角分支结构，这3个p支节在主轴s层质子上取名为3支p亚层。稳定态时，这3支p亚层分支与主轴正好形成四面体，称之为：三角四面体结构，如图2－2碳核下部的结构分支。在三角分区之后的结构是以双中子次要形式组成。第3层以后的分支又可在3支p亚层分支上生长出5支d亚层分支，第4层以后的5支d亚层分支上又可分生出7支f亚层分支，各亚层分支由能极高低和轨道数决定。所有亚层分支结构形式都是单中子形主要结构形式。多支节大核的分支以2支或3支组成体系，由各体系组成趋三角四面体形，总体核的形状仍以主轴为中心组成趋三角四面体形结构的亚稳定结构。整个多质子大核结构形如一棵理想大树：有主干、有分支、有次分支，有主根、有分根、有次分根……它以主轴为主体、以三角四面体为根本，首尾以图2－2碳下部三角四面体形结构组成为最稳定结构。这就是核的形状。当核高速园周旋转时，从外界观察可以发现它形如“球形”，当核主要以主轴方式旋转时，从外界观察可以发现它形如“仿垂形”。不旋转（现实中是不可能的）观察就象一棵理想的大树。所以，把本文推导得出的核结构叫做树形核结构模型。
3、核内质子分层及按能极高低的排理顺序
树形核结构模型是分层多支节的，它分层排列规律是怎样的呢？
质子分层可分为1、2、3、4、5、6、7层次，每层能排列的质子数分别为：2、8、18、32、18、8、2、（到今为止的最多质子数）。其中第2层分为s、p亚层，第3层又分为s、p、d亚层，第4层又分为s、p、d、f亚层，第5层分为s、p、d、f亚层，第6层只有s、p两个亚层，第7层只有s亚层（到 目前 为止的的核层次）。各亚层质子支数为s为2支，p为6支，d为10支，f为14支。（其中核结构上部树支节有约一半数亚层支节，下部根支节有约一半数亚层支节）。
质子分层后，能极大小从低到高的顺序是：1s（1层s亚层）、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d...... 质子数从小到大不同的核依次排列。
从少质子数到多质子数的核排列正是从能极低到能极高来排列的，由电子排列规律可得到质子排列规律。对于同一层而言：例如主轴的上部第4s层上将排列3支4p，4p上将排列5支4d，4d上将排列7支4f（下部第4s层上也同样排列）。也就是说s上可排3支p，其余各亚层只能排1－2个支节（其中主轴偏向的亚层支节只排1支）。所有质子、中子的增多，总是先从能级最低层次排起，并且总是从核磁场的北极增加（图中核下部），达到三角四体稳定结构后，才在核磁场的南极增加（图中核上部）
以上质子排列由核外电子排列规律推导得到。是电子排列规律决定核内质子排列规律？还是核内质子排列规律决定电子排列规律呢？当然是内因质子决定外因电子，质子排列规律决定电子排列规律；所以，完全可以由电子排列规律映象反推出质子排列规律。以上排列规律类同电子排列规律就是这个道理。
4、中子数太多的大核结构规律
在原子核内，中子的主要作用有点是保护性质的作用，中子的多少与核的自旋和稳定有关，转动平稳、结构稳定的核相应中子数就多些。
对同一种元素，当原子的中子数特别多时，中子加排在什么地点？多中子大核结构（或指同位素核的结构），按核的主要结构形式和次要结构形式组合后余下的中子怎样排列？余下的中子将占据质子下一个能极的位置。对于大核余下的中子太多，它不仅占据下一位质子能级位置，还将占据更下级的第二、三能极的位置。在大核分支处核力加强，园周旋转慢，需要的向心力小，在亚层分支之间处也可吸引一些中子（排列规律之外，亚层分支之间处）；因为质子与质子的库仑斥力，使这些地方不能排上1个质子，只能吸引排列一些中子。所以， 越大的、转动越慢的核吸引的中子数越多。
总之， 每个质子运动状态决定1个相对应的电子运动状态。电子排理的规律：能量最低原理、洪特规则、保里不相容原理的正确性，正好间接映象出质子排列的正确规律。所以质子分层用大写字母：s、p、d、f表示。（电子排列用小写字母：s、p、d、f）
下面例举一些典型的核的排列事例，对核的结构规律加以祥细说明。
二章、原子核树形结构模型排列例证
1、核外电子云图映证碳原子核的三角四面体稳定结构形状
一般碳核有6个质子和6个中子，绝对按能极高低排列出的核结构是：1s2 、2s2 、2p2（2p2 表示：第2层的p亚层有2个质子）。如图2－3图(1)，这是一个不稳定的结构，因为图中2s上的1个质子因核力要偏离轴心转动，很不稳定，一支2p质子和另一支2p质子两支质子也不能组成三角四面体稳定结构，整个核表现了极不稳定；因此，整个核将重新组合：1 支2s质子与2支2p质子杂合成3支同等的分支，组成三角四面体结构 ，从而使核首尾缩短而成为三角四面体稳定结构；称这种杂合叫碳核的s 1p 2 杂化结构。所有的碳族原子核都有这种杂化结构。如图2－3中间图(2)，2s12p2 杂化组成三角形，与主轴正好组成三角四面体结构。2s杂化为一支节后，一个1s作为变化后的2s，最上面的2s成了1s，整个结构好象减少了一个2s。这就是核的稳定结构形状：三角四面体形。
碳核外电子云层图如图2－3中图(3)正好是四面体形结构，每个外层电子运动状态都由核内相对位置质子的状态决定，碳核外电子云图正是碳核质子杂化后组成三角四面体的间接映象。核的结构不可能用实验仪器直接验证，那么，从核外电子的运动状态我们能感悟出什么呢？那就是核内的形状与核外电子的云的形状一定有关联。而对应的核外电子中,所有的碳族电子也有同样的杂化结构,从而映象出碳核的sp杂化结构。（所有图中黑色为质子，白色为中子）
2、钴60核（60 c o ）的β衰变机理及宇称不守恒的原理映证核的稳定结构形状
钴60核（60 c o ）的β衰变后变成了ni核，使外层非三角体形结构衰变后成为三角体形结构，从而核变为稳定结构。
钴60核（60 c o ）有27个质子和33个中子，其中最外层1个中子 0 n 衰变成 1 p质子，并放出1个负电子－1 e 。钴60核（60 c o ）结构如图2－4中图（1），按能极排列为：1s2 、2s 2 、2p 6 、3s 2 、3p 6 、4s 2 、3d 7 。最后排列的3d7 中7个质子首先在图下部核磁北极排完5个后，余下的在上部核磁南极上排上2个质子。图2－4中图（1）下部北极,平面图如图2－4中图（2）：5个3d质子分三组组成三角形，与1个4s质子组成以主轴为中心的趋三角四面体形结构；这样钴60核（60 c o ）结构下部变为稳定结构。为什么下部d亚层只能排列5个质子呢？这是由于质子排列规律决定的：d亚层最多能排10个质子（f亚层最多能排14个质子）； 下面排列5个d亚层质子，上面排列5个d亚层质子，并且总是从核磁场北极首先排列，达到半满后，才到上部排列余下的。（从这里也看出质子排列规律与核外电子半满排列规律相同，从而映证质子排列的可行性）。
钴60核（60 c o ）的上部结构如图2－4图（3），2个3d质子与1个4s质子加1个中子不能组成三角四面体结构，不稳定；只有在x中子处由中子衰变产生1个质子才能组成三角四面体结构，从而使整个核变稳定。衰变后没有变成5个质子的保满状态，但三角形结构比衰变前稳定得多了。所以钴60（60 c o ）核在x处发生β衰变，并从此处放出1个负电子； 钴60核（60 c o ）的衰变发生在特定位置，这个位置正好是核磁场的南极。钴60核（60 c o ）的衰变发生在特定位置，正好可由科学家吴建雄验证弱作用下宇称不守恒实验得到映证：
1956年李政道、杨振宇推断弱相互作用中“宇称不守恒”，建议用β衰变电子的角分布来推断。1957年吴建雄等完成了此项实验：( 文献 1)
“把β衰变的钴60核（60 c o ）放在强磁场中，温度降到1k以下，最后达到0.004k，这样有60％的钴60核（60 c o ）磁矩取顺磁场方向。低温下原子核热运动减低，以免扰乱原子核的有序化。实验发现，60％的β射线从反磁场方向发射出来，40％的β射线从顺磁场方向发射出来。” 实验证明：钴60核（60 c o ）β衰变发生在核磁的南极，或说是逆磁方向，也就是图2－4的x处。实验映证：核结构排列总是在核磁北极排满后才在核磁南极排列。实验映证：衰变后的三角形比衰变前稳定得多。从整个核结构可以直观看出核结构是非对称的，反过来说明弱相互作用时宇称不守恒的原因。从结构上说“宇称不守恒”其实是核的结构并不是对称性质的，总是n极大，s极小。
（ 我做了一个钴60核（60 c o ） 结构的土制模形，有机会定会展示给大家。）
下面再用其他 方法 去映证核的大树形结构。
3、212po 核 的α衰变再次映证核的三角四面体稳定结构和核的排列方法
212po 核的α衰变成208 pb 核后，其208 pb 核结构上下为正三角四面体形和趋三角四面体形，比衰变前要稳定得多，再次映证核的三角四面体结构是核的基本结构形状。
衰变方程：212po －－＞208pb ＋ 4he （α粒子）
的是1支6p亚层质子，由于只1支亚层质子已经是不稳定结构，再加上周围大核许多质子强大库仑力的斥力作用下，使这支6p质子偏移轴心更不稳定，并带动相连的6s也不稳定，如图2－5。经α衰变后成为碳族的208pb 的铅核,此核没有6p6s组成的独立支节，并且下部又是s 1p 2 杂化后的三角结构（碳族都有此结构），杂化后的pb核好象缺一个6s，就象碳少一个2s一样。因此，此pb核比 212po 核稳定性强，所以 212po 核经α衰变后成为了稳定的208 pb。
212 po 核的质子排列顺序为：1s 2 、2s 2 、2p 6 、3s 2 、3p 6 、3d 10 、4s 2 、4p 6 、4d 10 、4f 14 、5s 2 、5p 6 、5d 10 、6s 2 、6p 4 。最后4个6p质子在北极排三个后，余1个排在南极的6s上，成为1支不稳定支节。比6p能极大的为7s、5f、6d，因此，排中子时，按常规将中子排列后余下的中子，其余的就排在下一能极的质子位置上，如7s、5f、6d上。一直到128个中子排完为此。如图2－5（祥图与作者联系）。整个核形如一颗多支节有 规律 支节的大树：上部为支干部分，下部为树根部分； α衰变处正好是树顶上1支幼枝，象被大风吹断一样 自然 和谐。 经 α衰变后正好成为稳定的s1p2杂化三角结构。
4、卢瑟福测定核半径实验有力地映证了大树形核的主轴长
卢瑟福用α 粒子打击原子核发生散射的方法，求得核的大小，即所认为的核半径大小： 计算 方法是：由能量守恒定律与角动量守恒定律得到核半径公式，算出核的半径。（ 文献 2）由以上实验测得下例一些原子核的半径：
钴60核（60 c o ） 半径大小为：1.58×10－14 米。
银核 半径为：2×10－14 米。
212po 核 半径为：2.9×10－14 米
通过对树形核结构模型的主轴直接测量，可以得到核的主轴长。这个长度正好与卢瑟福实验的核半径大小相吻合（在实验误差内）。
物理上测得1个质子半径（也是1个中子半径）约为0.8×10－15 米。树形核结构主轴长正好是主轴上所有质子和中子半径的总和（不计支节）。对于钴60核（60 c o ） 主轴上有8个s层质子和12个中子，所以，计算出半径总和为：
r＝（8＋12）×0.8×10－15 米＝1.6×10－14 米。（与测量值相差0.02×10－14 米）
对于银108 ag 核 主轴上有10个s层质子和16个中子，所以主轴半径总和 为：
r＝（10＋16）×0.8×10－15 米＝2.08×10－14 米。（与测量值相差0.08×10－14 米）
对于 212 po 核 主轴上有12个s层质子和24中子，另有1个6p支节对主轴长有一点增加，约加 0.5个中子的半径计算。所以计算出主轴半径总和为：
r＝（12＋24＋0.5）×0.8×10－15 米＝2.92×10－14 米 。 （与测量值相差0.02×10－14 米）
从以上实验和测量可看出，在实验误差范围内，卢瑟福实验测出的核半径正好等于大树形核结构的主轴长。至于为什么有一点误差？那主要是对高速旋转的核进行实验有测不准的原因，核本身高速自旋、实验碰撞时大核也可能要发生偏移；还可能是受支节核力的 影响 ，因而产生误差。仔细看看可以发现：是卢瑟福实验的测不准还是大树形核结构不对呢！
5.核力性质决定了大树形核结构模型的基本组成:
所有 理论 物理和高能实验发现：核力是短程强相互作用力，从核力势垒图中发现两个质子约在1.2---3.3×10－15 米的距离内表现为强引力作用，在这个距离之外表现为强斥力作用，且这核力与中子无关性，使中子在核力中只表现为引力；核力相邻饱和性，使相邻质子为引力，以外的质子表现出斥力。由此说明：在强相互作用中，质子与质子之间不可能以其他模型悬空达到平衡，只能大树形结构成立，以上说的每2个质子间以单中子结构和双中子结构形式是完全满足核力势垒图中的引力强相互作用和相邻饱和性的；中子在质子之间起调和保护作用，表现为中子质子相互吸引说明核力的与电荷无关性；相邻质子与质子之间因强大引力作用以间隔1个中子或1个中子而成立，并以整个大核作高速自旋所需强大的向心力来减弱质子与质子间的强力作用。特别是质子，因没有引力向外吸引它，而只有向内强引力作用，它需将向内的引力作为自旋的向心力，从而达到平衡；没有这个强力的作用，质子将离心而去；这也是原子核高速自旋的原因。不要误认为质子中子接触就有摩擦，摩擦是宏观现象，微观无摩擦现象。由核力势垒图可发现：当间隔2个中子距离时质子与质子的引力减小很多，虽然有各支节使此点的核力加强，但此点还是原子核中最弱的点；大核裂变产物不是均匀分布的，原因就是裂变发生在树形核结构上部第2层与第2层间的双中子组成的结构这个薄弱点，由于这点周围质子间库仑力作用，使这里成为大核不太牢固的点；而第3层与第4层以下的双中子结构有其他支节旋转产生辅助核力的作用，比第2层双中子结构要稳定一些。裂变时在外来特定能级中子打击下，首先在此点打入组成三中子结构，并立即分离成不等的2个大核（有机会与你再详谈《核的裂变》）。所以裂变产物不是从中均匀分开的。
总之，许多现象都在无形中映证大树形核结构的正确性，它满足核力的性质：短程强作用、电荷无关性、相邻饱和性.，它能解释费米气体模型、核的壳层模型、集体模型等所解释的所有性质，并能解释它们不能解释的现象；如：有哪种模型能解释为什么铀核裂变会主要发生在某个特别的位置？也就是说为什么裂变产物不是均匀分布的。核外 电子 云具有什么样形状，核内结构就具有相同的形状，内因决定外因，有哪种核结构模型能合理解释电子壳层排列规律？钴60核（60 c o ）的β衰变机理，212po 核 的α衰变再次映证核的三角四面体结构。卢瑟福实验测定核直径的大小与大树形核的主轴长相等；所有这些还不能说明大树形核结构模型的可行性吗？难道要真实看到高速微小的核才能认可吗（现实中是无法直接观察的）？
一定还有许多证据，希望有识之士于此共同 研究 验证，使物理理论在地球的东方更上一层。
附文献：
文献1：杨福家著《原子物理》1985年8月第一版，上海 科学 技术出版社；第20页、342页、347页、352页、332页等。
原子结构范文2
例1 将两种元素的原子核对撞是获得新原子的一种前沿方法，铅和氪的原子核对撞，可得到一种中子数为175、质子数为118的超重原子，该原子的中子数与核外电子数之和为（ ）。
A.57 B.118 C.175 D.293
解析 对于中性原子中，核内质子数=核外电子数，该原子的中子数与核外电子数之和为：175+118=293。答案：D。
考点2 原子微粒间的相互关系
例2 用AZX表示原子：
（1）中性原子的中子数：N=。
（2）阳离子的中子数：AXn+共有x个电子，则N=。
（3）阴离子的中子数：AXn-共有x个电子，则N=。
（4）中性分子或原子团的中子数：12C16O2分子中，N=。
（5）A2-原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2-所含电子的物质的量为mol。
解析 根据“质子数+中子数=质量数”的关系解题。（1）N=A-Z。（2）AXn+共有x个电子，中性原子X的电子数为x+n，则N=A-x-n。（3）AXn-共有x个电子，中性原子X的电子数为x-n，则N=A-x+n。（4）12C16O2分子中，N=6+8+8=22。（5）A2-所含电子数为m-x+2，则n g A2-所含电子的物质的量为n（m-x+2）m。
考点3 元素、核素、同位素、同素异形体的区别与联系
例3 稀土有工业“黄金”之称，下列有关稀土元素14462Sm与15062Sm的说法正确的是（ ）
A. 14462Sm与15062Sm互为同位素
B. 14462Sm与15062Sm的质量数相同
C. 14462Sm与15062Sm是同一种核素
D. 14462Sm与15062Sm的核外电子数和中子数均为62
解析 14462Sm与15062Sm质量数不同，B错；14462Sm与15062Sm是不同种核素，C错；14462Sm与15062Sm的中子数不同，D错。答案：A。
例4 简单原子的原子结构可用图1形象地表示
其中“” 表示中子，“” 表示质子或电子，则下列有关叙述正确的是（ ）。
A.①②③互为同位素
B.①②③互为同素异形体
C.①②③是同一种原子
D.①②③属于同一种元素
解析 由}给图示可知，三种原子的质子数、电子数均为1，而中子数分别为0、1、2，因此三者是氢元素的三种核素，互为同位素。同位素化学性质相同，物理性质不同。答案：AD。
考点4 原子结构示意图
例5 下列结构示意图所代表的微粒中，最难发生化学反应的是（ ）。
解析 A项表示的是Ne原子，B项表示的是Al3+，C项表示的是Cl-，D项表示的是S2-。Ne是稀有气体元素，他及其他的稀有气体原子具有非常稳定的电子层结构，极难发生化学反应。答案：A。
例6 以下是某同学画的188X的原子结构示意图，其中正确的是（ ）。
解析 188X表示质子数为8，质量数为18的X原子，根据原子的核外电子排布可知正确的示意图为C。答案：C。
考点5 核外电子排布规律及其应用
例7 当第n电子层作为原子的最外层时，其最多容纳的电子数与（n-1）层相同；当n作为次外层时，其最多容纳的电子数比（n-1）层最多容纳的电子数多10个。n层是（ ）。
A.N层 B.M层 C.L层 D.K层
解析 当n层为最外层时，最多容纳8个电子，所容纳电子数与（n-1）层相同，则（n-1）层最多容纳8个电子，即（n-1）层为L层，n层为M层。答案：B。
例8 下列说法中肯定错误的是（ ）。A.某原子K层上只有一个电子
B.某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍
C.某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍
D.某离子的核电荷数与最外层电子数相等
解析 A项，K层为第一层，最多容纳2个电子，K层上只有1个电子的原子为H原子；B项，M层上电子数若为L层上电子数的4倍时，即为32，超过最多容纳的电子数18；C项，由题意可知该离子结构示意图为，可以为K+、Ca2+、Cl-、S2-等；D项，有可能存在，如O2-。 答案：B。
考点6 常见的等电子微粒
例9 下列说法正确的是（ ）。
A.所含质子数和电子数相等的微粒一定是原子
B.两种微粒如果核外电子排布相同，化学性质就一定相同
原子结构范文3
中图分类号：G633.8
文献标识码：B
1设计思想
本节内容属于《化学1》的专题1的“第三单元人类对原子结构的认识”。包含了二个内容：原子结构模型的演变和原子的构成。学生在初中已经初步接触了原子的构成，有一定的基础。也知道原子、质子、电子、同位素等概念。教材的设计意图是，通过了解原子结构模型演变的历史，体验科学家探索原子结构的艰难过程。认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的作用。根据《浙江省学科指导意见》的要求，只需安排1课时教学。但在教学设计将本单元设计成2课时。第一课时讲授原子结构模型的演变(1)和原子的构成，第二课时讲授原子结构模型的演变(2)和部分典型元素原子的核外电子排布。原因是通过合作学习和以化学史为载体进行科学探究需要充分的时间进行保证。本教案是第1课时的内容。
2课前准备
[组成学习合作小组]
前后四个同学组成课堂学习合作小组，组内推荐确定组长。组长有权指定组内成员的工作安排和指定代表小组发言的同学。
3教学过程
[播放录像]牛奶滴落的录像。
[过渡]科学的发展扩展了人视野的广度和深度。人类发明的高速摄像机帮我们看到了牛奶滴落时的场景，望远镜帮人们看到了更远的太空，显微镜帮人们看到了更小的微粒。但不管科技进步如何的发展，仪器如何的先进，科学的发展仍离不开观察和思考。今天这一节课请同学们准备好自己的眼睛和大脑，准备观察和思考。
[思考]释古文，阐思想：
一尺之棰，日取其半，万世不竭。
――《庄子・外篇・至乐第十八》
[生1]一尺长的木棒，每天截取一半，一万世也不能穷尽。
[师]很好。概括的说，庄子表达了一个意思：即物质是否无限可分?这是古人提出朴素的物质组成的思考：组成物质的最小微粒是什么?
[师]此后，国内外的古学者也在不断思考同样的问题，并提出了不同的观点。
[PPT展示]
古希腊哲学家Empedocles(恩培多克勒)提出物质组成的四元素说：空气、地球、水、火。
Aristotle(亚里士多德)(公元前384--公元前322年)继承四元素说，认为地球上的物质是由水气火土四种元素组成，天体由第五种元素“以太”构成。美国的好莱坞还据此拍摄了电影《第五元素》。
墨子(约公元前468年一公元前376年，思想家，教育家，军事家)提出了：非半弗，则不动，说在端――《墨子》
释义：不能分为两半的东西是不能砍开的，也就对它不能有所动作，它便是“端”了。其实就是不可分割的意思。
Democritus(德墨克里特，希腊哲学家)提出了原子是组成物质的最小粒子。他认为：每一样东西都是由最小的部分组成，而最小的部分不能再分。物体可以不断地切割，直到最小部分。这一最小部分称为atomos，该词为希腊语，意思是不能分割。
[师]19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。道尔顿的原子学说为：
(1)所有物质都是由不可分割的原子构成。
(2)同种元素的原子其质量、大小、性质相同，不同元素的原子质量、大小、性质不同。
(3)不同元素的原子通过钩子相互结合成化合物。
(4)在化学反应中，原子既不会产生或者消失，也不会改变，原子的种类和数目保持不变。
[过渡]近一百年的时间，人们都认为原子都是不可分割的。
[化学史实]
1859年德国物理学家普吕克尔利用经过改进了的盖斯勒管。进行了一系列气体的真空放电实验。实验时，发现在阴极能发出一种射线，称为“阴极射线”。
[录像]在观看录像的同时要求：请你仔细观察现象，科学需要仔细的观察和思考。
实验1：阴极射线分别在磁场和电场作用下发生偏转的现象。
实验2：阴极射线使风车发生了转动。
思考与问题：(先小组讨论，然后由某小组成员代表发言，其他组学生进行评价补充。)
阴极射线在电场或磁场作用下偏转说明了什么?
它能使风车转动又说明了什么?
[PPT展示]瓦利判断得出的结论：
(1)1871年，瓦利根据阴极射线能被磁铁偏转的事实推断。阴极射线是由带负电的物质微粒组成的。
(2)瓦利根据阴极射线能使风车转动说明它具有质量。
[师]同学们讨论得到的结论与瓦利相符得很好。说明大家也具有科学家的素质，这与大家在课堂上的认真观察与思考是分不开的。
[化学史实]
英国物理学家汤姆逊于1897年开始研究阴极射线。他发现不管用什么电极材料、什么气体，所得到的射线都一样。
[小组讨论]如果你是汤姆逊，你会作出怎样的猜测和结论?
[PPT展示]汤姆逊的结论：汤姆逊认为阴极射线是比普通原子小的粒子，必定是： “建造一切化学元素的物质”，也就是一切化学原子所共有的组成成分，称之为电子。
[化学史实]
后来他又通过实验计算出阴极射线的荷质比的数值大约为H的千分之一。
[小组讨论]如果你是汤姆逊，你会作出怎样的猜测和结论?
[PPT展示]汤姆逊的结论：电子的质量远远小于原子。电子是原子的组成微粒。
[小组讨论]由电子所带的电性，可推知什么结论?推测原子的结构模型。
[学生4]因为电子带负电，说明原子中必有带正电的粒子。
[学生5]原子中同时存在正负粒子，那怎么它们不相互电性中和呢?
[师]这位同学的问题提得很好啊。汤姆逊在这些实验的基础上提出原子的葡萄干面包模型。
但是原子的内部结构真的是这样的吗?[PPT展示]汤姆逊的学生卢瑟福想用粒子穿进原子，探究其内部结构。
他大胆质疑老师的假设，在1907年利用镭等放射性元素产生的带正电a粒子(He)，使其穿过铅板的小孔，射向极薄的金箔。称为a粒子散射实验。
[动画演示]用FLASH动画演示a粒子散射实验。
实验结果观察到以下实验现象：
(1)绝大多数a粒子不偏转，
(2)少数a粒子大角度偏转；
(3)极少数a粒子被反弹。
实验结果大大出乎他的意料：卢瑟福说：“它的难以置信好比你对一张纸射出一发十五英寸的炮弹，结果却被弹了回来，反而打在自己身上。”
[小组讨论]假如你是卢瑟福的学生，你会帮助他对此实验现象作出怎样的合理解释呢?
[学生6]……
[师]卢瑟福认为：除非采取一个原子的大部分质量集中在一个微小的核内的系统，是无法得到这种数量级的任何结果的。这就是我后来提出的原子核心具有小体积和大质量的想法。
卢瑟福通过实验推断出：
(1)原子的大部分体积是空的；
(2)原子核几乎集中了所有原子的质量；
(3)电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的
原子核运转：
卢瑟福在1911年提出了原子结构的有核行星模型。
[录像]卢瑟福的原子模型
[过渡]此后科学家还发现有疑问没有得到解决：
疑问1：原子的质量是否远远大于质子和电子的质量?
[化学史实](PPT投影)中子的发现：
发现了电子和质子之后，人们一开始猜测原子核由电子和质子组成。卢瑟福考虑到原子核如果完全由质子组成，那么某种元素的原子核所带的正电荷，在数值上一定等于那种元素的相对原子质量，因为元素的相对原子质量，主要是由原子核决定的。核外电子的质量是微不足道的。但是事实并不是这样，元素的原子量总是比它的核所带的正电荷数大一倍或一倍以上，这说明原子核里除了质子之外，必然还有一种质量和质子相仿，但却不带电的粒子存在。所以，在1920年卢瑟福提出了中子假说。
德国物理学家波特及其学生贝克尔从1928年开始对铍(Be)原子核的轰击实验。1932年实验结果发现，当用a粒子轰击它时，它能发射出穿透力极强的射线，而且该射线呈电中性。他们断定这是一种特殊的Y射线。
查德威克(1891―1974年)一直在寻找这种电中性粒子。见到同行的实验结果后，查德威克意识到这种新射线很可能就是多年来苦苦寻找的中子。他立即着手实验，花了不到一个月的时间，就发表了“中子可能存在”的论文。他指出，y射线没有质量，根本就不可能将质子从原子核里撞出来，只有那些与质子质量大体相当的粒子才有这种可能。其次，查德威克用云室方法测量了中子的质量，确证了中子确实是电中性的。中子就这样被发现了。查德威克也因此获1935年度诺贝尔物理奖。
[思考与讨论]你知道吗?
现在你知道原子由哪些更小的微粒组成了吗?
[板书]一、原子的组成
1 原子的组成
[师]原子中大部分的质量集中在原子核，但原子核的体积非常小。若原子有一个体育场大。则原子核相当于体育场中的一只蚂蚁。
[你知道吗?]原子中存在二个等式，一个电性等式，一个质量等式，你能写出来吗?
电性等式：_______
质量等式：_______
[师]卢瑟福的原子结构中仍然存在缺陷，谁将是下一个英雄?对原子结构的认识又将会达到怎样的水平?请听下回分解!
[师]本节课我们学习了原子的结构，以下为本节课的学习目标，请对照后自查：
你知道原子的组成吗?
你会用元素符号表示某种原子吗?
你会计算原子中各种微粒数吗?
4作业设计
[问题研讨]
当我们用刀切开一个苹果时。是否也把切面上的原子切开了?请提出你的想法，并给予适当的解释，要求写成科学小论文的形式。
[作业设计说明]：此题的解答不重在追求答案的标准化，而重在于考查学生是否能运用所学的知识，对自己所持的观点进行合理解释说明。能自圆其说的就是优秀作业。
5教学反思
本节课以原子结构认识的化学史为载体，以科学家的角度进行观察和思考。了解科学探究的过程，也让学生感到科学研究并不是想象的难。通过教学能认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的作用。课堂教学的实践证明，教学设计意图得到了充分的体现，学生课堂气氛热烈，能认真思考，积极发言，达到了达成三维目标的教学要求。作业的设计为开放性试题，体现《课程标准》中“能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断”的要求。
原子结构范文4
关键词化学概念概念学习个案研究概念图概念建构原子结构
概念是事物本质特征的反映,是任何一个学科知识体系最基本的构成元素。化学概念是从大量化学事实及逻辑思维结果中概括出来的,深刻地反映了化学过程的本质特征[1]。在学习者的认知结构中,概念充当知识网络中的“节点”,只有掌握化学概念才能帮助学习者建构起清晰的学科知识体系。
所谓概念学习(又称概念形成)是指个人在学习环境中掌握同类事物共同的关键特征的过程。面对概念学习的复杂性,研究者们的视角也从对概念学习的一般特征的宏观了解转向对个体的、详细的概念学习过程的审视;同时,学习者在概念学习过程中认知变化的特殊性使得对个体概念学习的研究成为对群体研究的一项必要补充[2]。本研究追踪记录并分析了被试TY对21个原子结构相关化学概念的建构、重构过程。
1被试
通过访谈被试就读学校的教师、家长以及与被试的交往,获取关于被试的基本信息。
被试TY,16岁,女,南京某重点中学应届初中毕业。她自信、活泼,兴趣广泛,和同学关系亲密;她平时善于提问、学习较为主动并有自己的学习方式,成绩优秀。总体而言,TY拥有浓厚的学习兴致、敏捷的思维、良好的学习习惯以及对自己较为准确的判断。初中阶段的化学学习中,TY学习的教材是人民教育出版社出版的义务教育课程标准实验教科书《化学》九年级(上下2册)。
2前测
从形式思维水平、元认知水平、相关化学知识与科学本质观4个纬度来考察TY。前测所基于的假设如下:首先,由于中学化学中的原子结构相关概念对个体的思维发展水平提出了一定的要求,所以设计了以美国坦普尔大学教育学院教育心理系编制的“形式思维评价量表”的自然科学部分为平台的前测。其次,元认知在个体的概念学习中发挥评价、协调、监控等作用,所以考察TY的元认知水平。第三,科学本质观在一定程度上影响学生对抽象概念的学习,测查TY对自然科学所持有的态度,为概念学习提供参考。最后,以自编习题考查了TY的相关前化学知识。
为了全面、详尽地收集有效资料信息,前测的实施以纸笔测验为主,结合使用半自由式访谈、深度访谈、观察、实物演示等方法。
在形式思维水平测试中,TY得25分,处于形式运算阶段(23分及以上)。访谈进一步体现出被试思维的批判性、深刻性、周密性。元认知水平测试表明TY对自我的认识清晰、肯定;对实践任务能够做到有意识归类、分析并寻找恰当方法;在具体的认知活动中TY的计划性较强。被试的科学本质观介于知识本质观与现代的科学本质观之间,并且比较接近后者;TY对自然科学知识持有开放、灵活的观点。前化学知识测试表明TY已初步具备相关化学知识。
基于前测,参考人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《化学》(必修1、必修2)以及《物质结构与性质》,设计了概念学习方案;鉴于TY在思维发展水平与元认知测试中的良好表现,将学习的难度稍作提高,以便最大限度地考察其概念学习过程。
3研究程序
特意将研究安排在暑假。其时,TY刚参加完当年南京市中考并自信满怀地等待某示范高中的录取通知。整个研究期间TY的学业负担小、学习热情高;此外,主试随时关注被试情感变化并适时引导,确保整个研究在TY较为平缓、良好的情感背景下进行。研究时段的安排也充分保证所关注的是TY有意义学习过程中的积极的思维变化,而非消极的应付式的机械学习。具体研究安排参见表1。
表1被试基本学习情况一览(a)
日期(7月)1日2日4日5日
学习时间/min50403030
主要学习内容能层及其表示符号、能级及其表示符号电子云、电子云轮廓图、磁量子数原子轨道、能量最低原理、自旋量子数、电子排布式、轨道表示式、Pauling不相容原理、Hund规则构造原理,主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数(以第
一、
二、三周期元素为例)
学习结果呈现CM1CM2CM3CM4
学习性质新概念学习
表1被试基本学习情况一览(b)
日期(7月)6日10日11日12日17日
学习时间/min5560503530
再学习内容(被试本次学习中重点加工的内容)构造原理、全满半满规则(以第四周期元素为例)磁量子数、自旋量子数、原子轨道之间的关系电子云轮廓图与原子轨道之间的关系原子轨道与4个量子数之间的关系,4个量子数与电子排布式、轨道表示式、电子排布规则之间的关系精确节点间的连接词
学习结果呈现SCM1SCM2SCM3SCM4CM5
学习性质被试尝试改变硬币的位置、重新认识概念之间关系,修正、完善概念图
概念学习共进行了9次,前4次为基于方案的新概念学习,后5次通过自由学习逐步完成对难点概念的重构。每次学习后,主试要求TY基于她所理解的概念绘制(或制作)概念图,并针对某些细节对TY进行深度访谈。
前3次为被试学习后自由绘图;第4次主试参与被试作图过程,引导TY思考每一步概念图的绘制;在第5至8次学习中,研究者采用借助于硬币等实物搭建概念图的形式帮助TY实现对部分概念的理解转变。以上共涉及21个概念。
4概念学习分析
追踪研究中,收集到TY建构的9个概念图:CM1、CM2、CM3、CM4为TY绘制的概念图,SCM1、SCM2、SCM3、SCM4为TY借助实物搭建的概念图,CM5为TY最后一次绘制的终结版美工概念图。结合概念图的特征,从节点、命题、层级3个维度分析其变化趋势;在考察被试的概念图建构行为的基础上,揭示TY头脑中组块的成长轨迹。
4.1节点分析
节点是针对概念图图表结构而言的。考虑到TY所做概念图的特征,本研究中节点是指被试概念图中箭头(牙签)所指向的或从箭头(牙签)出发的原子结构相关概念的重要术语名词。笔者又将节点细化为以下小类别:
“已学概念数”指的是截止到此次学习为止TY所接触到的原子结构相关概念的数目。在其概念图中节点位置处正确呈现出来的概念称为“有效节点”,其数目即为“有效节点数”。将TY每次概念图中的有效节点与已学习概念相比较,将遗漏部分称为“遗漏节点”。本研究中“联想属性”本质是关于某一概念TY所能想到的相关属性,不同概念图中同一概念的联想属性不完全相同。联想属性依附于节点而存在,将其作为对节点研究的辅助考察。概念图节点特征情况详见表2。表2概念图节点特征情况(a)
概念图CM1CM2CM3CM4
已学概念数7101720
有效节点数55511
遗漏节点名称能层、能级能层、能级、电子云、电子云轮廓图、磁量子数能层、能级、电子云、电子云轮廓图、磁量子数、原子轨道示意图、能量最低原理、自旋量子数、电子排布式、轨道表示式、泡利不相容原理、洪特规则轨道表示式、电子排布式、电子云、电子云轮廓图、构造原理、主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数中国编辑。
数量25129
联想属性
数量11141812
不当表述能级电子云图不同能量级的电子云图
备注TY将新学概念视为已知概念的联想属性
表2概念图节点特征情况(b)
概念图SCM1SCM2SCM3SCM4CM5
已学概念数2121212121
有效节点数1919202020
遗漏节点
名称电子云、
电子云轮廓图
电子云、
电子云轮廓图电子云电子云电子云
数量22111
联想属性数7771010
备注TY解释:将“电子云”视为绘制“电子云轮廓图”和“原子轨道”的工具,所以不在概念图中呈现。
图1表明,从CM1到CM4有效节点数、遗漏节点数、联想属性这3个变量都呈现出较大的变幅,在SCM1之后的概念图中它们的变化都较为平缓。为何出现前后截然不同的节点变化趋势?这里又映射出TY怎样的认知变化细节?
图1概念图节点特征变化
为此,查看了CM1、CM2、CM3,发现在这些概念图中新概念并没有全部体现在节点中,有的被遗漏,有的则以联想属性的形式出现——在CM1中,TY将“能层”、“能级”作为“核外电子”的联想属性,在CM2中将“电子云示意图”作为“能级”的联想属性,在CM3中将“电子排布式”、“轨道表示式”作为“能级”的联想属性。将新概念视作为已知概念的联想属性是TY采取的概念学习方式之一。新的命题的意义的出现,最典型的反映是新旧知识之间构成一种类属关系[3]。TY采取的这种学习方式在奥苏贝尔的意义学习理论中被称为类属学习或下位学习。这是一种较为省力的学习,在这种学习中TY只需将“能层”、“能级”作为“核外电子”运动的深化认识(相关类属),将“电子云示意图”作为“能级”特例(派生类属)来记忆。用已有概念包容新概念的过程是TY对新概念的初步加工。
在CM4的绘制中,主试参与TY作图过程,引导她将新概念从联想属性中解放出来,作为独立的概念呈现;在之后的概念图中,TY借助于硬币等实物搭建概念图,做图方式的转变进一步引导她完成对各概念独立性的认识。所以在CM4、SCM1中,有效节点数明显增加,联想属性相应降低。学习策略的转变(主试引导做图、实物搭建概念图)对概念学习具有促进作用。SCM1之后,TY的概念图中节点变化大大减少,此阶段TY学习的重心已经转移到对概念内涵、外延的精加工上。
4.2命题分析
从某种意义上说,概念图是以命题的形式表征概念间有意义关系的网络结构图[4]。对命题的剖析使得我们对概念图的分析更接近其本质。本研究中,对“命题”的界定遵循这样一个原则:在2个节点之间出现的(由箭头或牙签构成)的意义关系属于命题,不同位置联想属性之间的意义关系属于命题;节点与联想属性之间的意义关系不属于命题,相同位置的不同联想属性之间的关系不属于命题。
笔者对命题的分析首先是查找出某概念图中所有的命题并记录为“命题总数”;再找出其中的不当命题的数量并记录为“错误命题数”;将某一概念图与之前一次的概念图相比较,在相同节点之间所出现的新意义(新命题)记录为“创新命题”;将CM5终结版美工概念图作为标准概念图,结合每次学习内容在其中找出该次学习所对应的命题数称为该次学习所应达到的“标准命题数”。详见表3。
表3表明,在CM1至CM3中有效命题数增加较为缓慢,同时此期间错误命题数一路攀升,创新命题数鲜有变化。有效命题数第一次上升出现在CM4中,随后在SCM1中持续上升。学习方式的灵活多变是这2次学习的重要特征——在CM4中主试参与被试做图,引导TY尝试着将新概念作为独立成分容纳到其概念图中;SCM1中TY第一次尝试着用实物(大小不等的硬币和牙签)搭建概念图,这一充满趣味性的学习策略带来概念图中创新命题数第一次达到最高点。同时在这2次学习中被试概念图中的错误命题数都维持在零。
表3概念图命题特征情况
概念图CM1CM2CM3CM4SCM1SCM2SCM3SCM4CM5
标准命题数7918212222222222
命题数469101617182222
有效命题数456101616182222
错误命题数013001000
创新命题数002030230
有效命题数的第二次攀升出现在SCM3和SCM4中。这一阶段TY学习的重心是修正、深化对概念的认识。尽管这一阶段概念图中节点数变化不大,但对概念内涵、外延的思考带来TY对概念之间关系的再认识,进而带来这一阶段创新命题数一路升至第二个最高点。在SCM2中被试出现一处错误命题,但随着被试认识的深化这一错误很快便得到纠正,并且之后的概念图中错误命题数一直保持在零。
4.3层级分析
对概念图中层级的划分依据以下标准:从同一节点出发的不同箭头(或牙签)指向相同的下一层级;从同一层级出发的不同箭头(或牙签)指向相同的下一层级;相同位置联想属性归属于它们的附属节点所在的层级;相邻的不同位置联想属性之间构成一个层级差。概念图中的最大层级数为该概念图的层级数。统计情况见图2。图2概念图层级数变化
层级结构作为概念的展现方式,较大程度受制于使用者对概念图的呈现方式。在SCM3中便由于被试概念图呈现方式的变化引起层级数的略下降。排除这一主观因素,宏观来看,在TY的整个概念学习中,前期层级数增加显著,这部分由于随着学习的进行被试接触到的概念显著增多,部分源于被试对概念之间关系的逐渐领悟;后期层级数并没有停止变化而是缓慢增加,这表明对概念内涵、外延的思考有助于被试进一步理清概念之间的层级关系;反之,对概念层级关系的明晰也有助于被试从本质上认识各概念本身。
4.4组块分析
本研究中,组块分析是对被试做图过程中相关行为的分析。通过分析这些行为能推测被试概念学习(特别是概念表征)的一些情况。人们认为,在被试的认知结构中相关的概念被编码到一起,形成一个组块。本研究中,判断组块的具体标准为:TY做概念图的过程中,一口气书写出来的概念名词被认为归属于相同的组块;在书写过程中发生思考、停顿等间歇性(间隔时间参考2秒标准)行为时,就认为新组块出现。(在棋手组块的相关研究中,simon等人就指定2秒钟的时间间隔为不同组块出现的标准,后经实验证明这一标准是有心理现实的。)
在分辨出所有的组块之后,将TY终结版美工概念图中的组块作为标准组块并记为A、B、C、D。依据标准组块中所涉及到的概念,从之前的概念图中寻找出它们成长的轨迹,并分别记为a1、a2、……b1、b2、……c1、c2、……详见表4。TY概念图中具体组块的组成参见表5。表4组块变化情况
概念图前测CM1CM2CM3CM4SCM1SCM2SCM3SCM4CM5
组块分
布情况
a1,a2AAAAAAAAA
b1b1b1b1b2,b3b3,b4b2,b5BB
c1c2c1,c3CCCC
d1d2d3DD
表5具体组块组成
暂时采用组块及各组块内容标准组块及所含概念数中国编辑。
a1原子、原子核、核外电子A5
a2原子核、质子、中子
b1能层及其表示符号、能级及其表示符号
b2能层及其表示符号、主量子数,能级及其表示符号、角量子数
b34个量子数B7
b4能层、能级、原子轨道
b5磁量子数、原子轨道,自旋量子数
c1电子排布式、轨道表示式
c2Pauling不相容原理、Hund规则、能量最低原理C7
c3Pauling不相容原理、Hund规则、构造原理、全满半满、能量最低
d1能级、能级电子云图
d2电子排布式、轨道表示式、能量级电子云图D2(原子轨道、电子云轮廓图)
d3电子云轮廓图
表4表明,组块A的成长非常迅速。在前测中TY还不能流畅地再现这5个概念;但由于它们之间的关系简单,并且在TY的长时记忆中又多少储存有对它们的相关表征;所以TY在第一次学习后便将这5个概念重组成一个组块。借助于长时记忆进行的信息再编码不但可以实现组块扩容,而且降低了被试的认知负荷,有助于被试将注意力集中在新概念的学习上。
组块B的成长非常缓慢。经历了前后7次学习才形成的组块B共包括7个概念,并且它们之间关系错综复杂。在第一次学习中受学习内容限制,被试首次形成了组块b1,这一组块一直保持到SCM1的实物搭建概念图中才首次扩容形成组块b2;随后被试在概念构图过程中表现出多个b组块并存现象,直至SCM4中才再次将多个b组块整合而成标准组块B。从组块b1到b2到b3,我们不仅看到了组块的扩容而且看到其动态变化。从组块b4、b5我们发现,TY尝试着将“原子轨道”融入之前的组块中,但由于概念间关系交错复杂,直至SCM4中才为“原子轨道”找到了合适的位置,真正形成一个整体性、有意义的组块。
组块C是被试在学习中形成较快的一个组块,这与组块内部关系的层级分明有着重要关系。可见,概念数量不是影响组块化进程的唯一因素,组块内部关系的复杂程度同样重要,特别是在前者相同的情况下,后者的影响便成为组块化进程的决定性因素。
组块D是较为特殊的一个组块,其中只包含2个概念。节点分析表明“电子云轮廓图”一直以来都是TY概念图中的遗漏节点,直至SCM3中TY才尝试着将其摆放在“原子轨道”概念的旁边,但这一行为前后的时间间隔超过了2秒(5秒左右),所以我们没有将其视为一个组块。在最后的2次概念构图行为中,被试不但较为顺利地将这2个概念摆放在一起,而且给出了自己的解释,认为他们之间存在“含90%电子出现概率的电子云轮廓图称为原子轨道”,据此我们认为组块D形成。可见,随着TY对各概念内涵外延的熟悉、对概念图层级结构的明朗化,TY可以很快确定组块。
5研究结论
基于研究与分析,得到以下结论:
(1)概念学习初期,TY采用下位学习对新概念进行初步加工。将新概念视为已知概念的联想属性形成对它们的初步认识,学习初期TY采用的这一学习策略有效降低其认知负荷,但也使得TY对新概念的理解较为局限、较多地依附于长时记忆。
(2)非传统的学习策略能有效地促进概念转变。主试引导做图和实物搭建概念图,这些策略一方面提高TY的学习兴趣,一方面促使她抛弃之前绘制概念图时的定势、尝试着从概念本质上来制作概念图。
(3)组块研究告诉我们,影响组块化进程的首要因素是组块内诸概念之间的关系。随着概念转变的实现,TY对概念内涵、外延的思考不断深化,这些思考促进了她对概念之间关系的理解,进而实现组块化。
参考文献
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原子结构范文5
关键词：电子提花机 史陶比尔 STAUBLI 结构原理
中图分类号：T131 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0135-02
史陶比尔（STAUBLI）集团，创建于1892年瑞士的Horgen，全球约3500员工，拥有12个工业生产基地。1983年，史陶比尔收购了法国里昂的专业生产提花机的百年企业VerdolSA公司，进入电子提花机制造领域。
STAUBLI电子提花机的历史：
*CX860，1987年—1998年。
CX870，1997年—2006年。
*CX880，1995年—2006年。
CX890，1992年—1993年。
*CX960，1991年—1999年。
CX990，1992年—1999年。
*CX1060，1995年—1998年。
CX1090，1993年—1999年。
*CX1095，1996年—1998年。
LX1600，1997年—2000年。
*LX1690，1999年--2000年。
LX1600B，2000年—2006年。
*LX1690B，2000年—2006年。
LX3200，1997年—2002年。
*LX3290，1999年—2001年。
LX3291，2001年—2006年。
*LX3201，2000年—2006年。
LX2490，1999年—2010年。
*DX80，2006年—2010年。
DX100，2005年—2010年。
*DX110，2005年—2010年。
SXV，2010年—2013年。
*LX60，1991年—2013年。
LX1602，2006年—2013年。
*LX3202，2006年—2013年。
SX，2010年—2013年。
*DX，2010年—2013年。
LX1692，2010年—2013年。
*LX2492，2010年—2013年。
LX3292。2010年—2013年。
UNIVAL100，2003年—2013年。
1 史陶比尔电子提花机的系统组成
1.1 控制器
控制器的主要功能是花纹管理及提花机的功能设置，还负责与外部织机或计算机的通讯。
1.2 提花龙头控制系统
电源：15 VDC为除控制器外的电源。
MICRON主控板：由8位AT90S8515和32位MC68LC302CPU组成的微处理器，数据存储器用XILNXXCS20，SRAM存储器用2片CMOSMX66C1024。主要进行角度和提花电磁铁控制及风扇和假边的管理，通过光纤接受控制器信息和反馈信息。对常见故障可以按复位按钮进行编程复位。
CICO输出板：驱动CIEL卡。
CIEL卡：每片CIEL卡控制一个组件，管理八个电磁铁（对应八个钩子）。
编码器：提供360度角度信息。
电子假边：此选用件方便和优化假边的开口，可以通过控制器来调节梭口的形状大小和角度微调。
风扇：除冷却功能外，还有清洁负压功能。
1.3 供电箱
主开关：与电箱门相联，开门就断电。
接触器：由织机控制互锁信号，大部分使用24 VDC控制。
主变压器：两相交流电源输入200～600 VAC，输出15/33/220 VAC。
次变压器：为电子假边装置供电，220VAC/48 VAC。
15VDC整流器：为CICO电子板供电。
1.4 STAUBLI装造
组成：装造由白板，通丝，目板，综丝，回综弹簧组成。
区别：与传统装造相比，材质不同，极其耐磨且不易产生静电；白板由聚甲醛树脂制成，厚10～15 mm；目板自动化生产，布孔合理，穿孔顺序平直，不会互相缠绕，保证高速织造；采用半机械化装造，使它的吊综水平一致，保证开口清晰；通丝和综丝用TINA连接，密度可高达140 ends/cm。
2 电子提花机的三大革新
相比传统机械式提花机，电子提花机配置了复杂的电子装置和微处理器，它在三大机电技术领域进行了革新。
2.1 刀箱开口形式的改进
传统机械式提花机为单动式，只有一个刀箱，主轴每转一圈，提花机的刀箱上升/下降一次，形成一次梭口；由于受到机械部件的运动和动力消耗增加等不利因素之影响，易造成误差，还会产生较大震动和严重的磨损撕裂现象。
电子提花机为复动式全开口，有两个刀箱，各载一半的纹针，运动方向相反，织机主轴回转两次，两组提刀各完成一次升降，可以大幅提高织机转速。
2.2 阅读系统的改进
传统机械式提花机利用手工踏花机进行纹板冲孔，传统阅读装置的作用实际上是将冲孔纹板信息传递给花筒。
电子提花机，无需花筒和纹板，利用电子计算机自动阅读装置进行花样信号处理，大大增加了提花纹样的效率。
2.3 选针装置的革新
传统机械式提花机选针过程由横针完成；而电子提花机则选用电磁针，由电磁阀控制。
3 史陶比尔电子提花机的运行原理
DX运行原理：DX的现代化设计包含一个独特的运动机构。提花机的梭口形成装置，包括通过一单个输入轴致动的两组刀片，该单个输入轴由连续旋转运动驱动并且在支撑装备有运动学地连接至该组刀片的摇杆的摆动轴的两块板之间延伸。简单说就是由在低位置的主轴和装在机器两侧的偏心轮来控制提刀的精确运动。
LX运行原理：LX1602和LX3202提花机具有一个独特的提升机构，能确保精确的梭口开口。同轴系统，由共轭凸轮驱动。进一步加强的驱动件和坚固的底座使得机器能承受更高的负荷。更多的特点包括：运动件完美平衡，共轭凸轮油浴，开口调节快速。
4 史陶比尔UNIVAL100电子提花机
UNIVAL100是史陶比尔（STAUBLI）于2003年推出的“开放系统”提花机，无任何机械限制，适合所有类型的织机，特别适合生产复杂的面料，满足最苛刻的质量标准以及最大的生产灵活性。
（1）规格：512针到15360针（合并使用两台可达30720针）。
（2）驱动系统：提花机有自身的驱动装置，与织机无机械连接，电子式同步。
（3）综丝运动：史陶比尔的作动器（JACTUATOR）进行单根经纱控制。
（4）电子控制：JC6U控制器与织机同步。
5 史陶比尔与其它提花机选针原理的比较
（1）史陶比尔和格罗斯的选针原理：电磁阀通电-纹针不提升-得到纬组织点；电磁阀不通电-纹针提升-得到经组织点，耗电量更为节省。电磁阀额定功率要求低于1.8 W/针，实测STAUBLI平均功耗为0.1 W/针。
（2）博纳斯的选针原理是：电磁阀通电—纹针提升—得到经组织点；电磁阀不通电—纹针不提升—得到纬组织点。
（3）机械式提花机的工作原理：经纱运动（升降）是由纹板上的相应孔位来决定：有孔对应的经纱提升，无孔对应经纱下沉，纹板上的孔是根据织物花纹和组织来冲成。
6 结语
目前国际上主要有三大电子提花机，分别为法国史陶比尔STAUBLI及英国博纳斯BONAS和德国格罗斯GROSSE电子提花机。20世纪90年代初，进口电子提花机开始进入中国市场。从市场角度看三大电子提花机的分布，STAUBLI是所有电子提花机中市场占有量最高的，主要集中在山东及浙江的绍兴嵊州/海宁/杭州等地。相比传统的机械装置提花机，法国史陶比尔电子提花机的运动件少，挂钩轻巧，运转快速平稳，所耗能量很小，目前转速在200～1200 r/min之间。熟练掌握结构原理，为电子提花机设备维护及纺织品的设计和制织提供了极为广阔的空间。
参考文献
原子结构范文6
我国是一个有高原、多山的国家，我国高原主要有黄土高原、云贵高原、青藏高原。由于各高原地理纬度不同、地面性质不一样，气候也有差别。在我国的高原地区拥有得天独厚的风、光资源，对清洁可再生能源的利用具备很好的自然条件。因此，近年来，随着一批风电项目、光伏项目、风-光-储项目进军高原，可再生新能源项目在高原的建设加快，在未来将在我国的高原地区形成“高原风谷”、“高原光谷”的独特风景。
关键词：高原型，结构设计
Abstract：Our country is a plateau, mountainous country, China's main plateau of loess plateau, eastern yunnan-guizhou plateau, the qinghai-tibet plateau. Because each plateau geographical latitude, the ground is not the same as the nature of the different, climate also have a difference. In our plateau has advantaged wind, light resources, to clean the use of renewable energy has very good natural conditions. Therefore, in recent years, with a number of wind power projects, the wind, and photovoltaic project-light-store project into the plateau, renewable energy projects in the highlands of new construction speed up, in the future will be in China's plateau form "plateau of the wind", "plateau optical valley" the unique scenery.
Keywords: plateau type, the structure design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言：
由于高原运行环境与普通低海拔环境有很大差异，作为产品结构设计人员需要针对高原的环境特点进行特殊的结构处理来满足设备在高原环境的安全可靠运行。本文结合我公司的风、光变流器变器以及SVG设备等产品的在高原环境下的应用情况分析高原型电力电子设备结构设计要点。首先介绍了高压环境的主要特点；接着针对高原环境特点对设备的性能影响分析；根据高原环境对设备性能影响的分析从结构设计方面提出具有的解决办法，其中结构设计也主要考虑从散热、绝缘、凝露以及机械结构件及材料的设计考虑等方面处理。
（一）高原气候特点：
高原具有较恶劣的自然气候条件，对电力电子的设备性能影响较大，高原气候的主要特点有：
（1）空气压力或空气密度低；
（2）空气温度较低，变化较大；
（3）空气绝对湿度较小；
（4）雷暴日多；
（5）太阳幅射照度（紫外线）较高；
（6）降水量较少；
（7）年大风日多；
（8）土壤温度较低，且冻结期长。
以上特点是行业内针对高原气候形成的普遍共识，但我国的高原地区分布较广，各高原地区的气候也存在差异。其中尤其以西南地区的云贵高原气候存在一定的特殊性。云贵地区河流众多，地形复杂，山谷间的水汽不易发散，在清晨和傍晚经常起雾。在相对湿度接近饱和的情况下，昼夜温差将造成严重的凝露。而且，云贵高原的高湿季节持续时间较长。因此，设备在高原气候应用必须考虑各高原地区的气候差异。
（二）高原气候条件对电力电子设备性能的影响：
空气压力或空气密度对性能的影响：
气压低 电气间隙的击穿电压降低绝缘强度降低
空气稀薄风流量减小相对散热能力减弱
空气温度较低及温度变化对性能的影响：
温度低冻结器件寿命受影响
温度变化大凝露爬电
空气湿度对性能的影响：
湿度小电气间隙的击穿电压降低绝缘强度降低
湿度大积水爬电
太阳幅射照度（紫外线）较高对性能的影响：
紫外线高破坏功率器件的空间电荷区电场器件失效
紫外线高有机保护材料老化绝缘强度降低
（三）高原型电力电子设备的结构设计要点：
1. 高原型电力电子设备绝缘的设计：
空气压力或空气密度的降低，引起外绝缘强度的降低。在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7～10.5kPa,外绝缘强度降低8%～13%.根据安规（如IEC60664-1）对绝缘的相关规定：由系统电压、过压等级和绝缘等级确定所需电气间隙距离，并按海拔高度进行修正。
电气间隙修正系数
15 000 12.00 6.67
平均绝对湿度随海拔升高而降低。绝对湿度降低时，电工产品的外绝缘强度降低，因此要考虑工频放电电压与冲击闪络电压的湿度修正。湿度修正以零海拔时的平均绝对湿度：11g/m3为基准，具体修正按GB311.2中有关规定。
我司的高原型设备严格执行安规审查，按照海拔4000m考核电气间隙与爬电距离，保证足够的电气间隙与爬电距离。
其中结构布置时分项审查主要有：
单板：PCB改板，加大电气间隙
主功率回路：增加绝缘防护
隔离带：一次回路与二次回路隔离，确保电气间隙符合要求，如设置变压器隔离、UPS隔离等
配电器件：更换部分器件，如用高原型断路器替换普通型断路器。所有配电器件逐一分类审查：开关类、接触器类等。
同时结构件设计时候优化导电体形状，加大电气间隙与爬电距离。严格按照标准测试验证，测试电压5000Vdc/1min，漏电流
2. 高原型电力电子设备散热设计：
空气压力或空气密度的降低引起空气介质冷却效应的降低。对于以自然对流、强迫通风或空气散热器为主要散热方式的电工产品，由于散热能力的下降，温升增加。在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7～10.5kPa,温升增加3%～10%.
空气温度最高值与平均值随海拔的升高而降低。高原环境空气温度的降低可以部分或全部补偿因气压降低而引起的电气设备温升的增加。环境空气温度补偿值为 0.5K/100m。
高原环境对采用空气冷却方式的电力电子设备的散热有利也有弊，所以散热结构设计时候要综合考虑双方面的影响。设计要点：保证良好的风道设计；高可靠性的器件选择；合适的散热风机选择；合理的器件布局；增加柜内扰流措施。
3. 高原型电力电子设备凝露处理的设计：
高原环境温差变化大容易产生凝露现象，我司主要通过以下方式来解决凝露问题
加热除湿
通过加热除湿装置使柜内温度高于环境温度，实时检测柜内温度湿度，严格控制湿度小于85%。
增大爬电距离
在易发生爬电的位置增加安全栅格。
将可能的放电点密封
密封放电点，使之与外部完全隔离。
柜内扰流
增加扰流装置，使凝露不易发生。
三防处理
对单板喷涂三防漆。
4. 高原型电力电子设备机械结构件及材料的设计考虑：-
对于器件内部机械传动件，如操作手车、脱扣器等要考虑高原温度变化大而造成材料变形对公差的影响，这些在设计对应器件时要加以考虑；
绝缘材料的选择，应尽量选用受温差变化不大和防老化程度高的绝缘材料（如DMC或SMS模塑料等），在保证高强度的同时，变形量和老化程度较小，适应其对绝缘配合要求较高的地方。
参考文献
[1] JB/T7573-94《高原环境条件下电力电子产品通用技术条件》
[2] 安规IEC60664-1
[3] 广东明阳龙源电力电力电子有限公司结构设计规范.
