高中物理 19.1原子核的组成（探究导学课型） 新人教版选修3-5

1、第十九章原子核 1原子核的组成,1.知道什么是放射性及放射性元素。 2.知道三种射线的特性,知道原子核的组成,会正确书写原子核符号。 3.通过核结构模型的探究,经历分析和解决问题的过程,体会物理的研究方法,一、天然放射现象 1.天然放射现象: (1)天然放射现象的发现:1896年,法国物理学家_发 现,铀和含铀的矿物能发出看不见的射线,这种射线可使被黑 纸包裹的照相底版_,贝可勒尔,感光,2)放射性和放射性元素: 放射性:物质_的性质。 放射性元素:具有_的元素。 原子序数大于或等于83的元素,都是_元素,原子序数 小于83的元素有的也具有放射性。 (3)天然放射性元素:能_发出射线的放射性元

2、素,发射射线,放射性,放射性,自发地,2.三种射线: (1)射线实际上就是_,速度可达光速的 ,其_ 能力强,_能力较差,在空气中只能前进几厘米,用_ 就能把它挡住。 (2)射线是高速_,它速度很大,可达光速的99%,它的 _能力较弱,穿透能力较强,很容易穿透黑纸,也能穿透几 毫米厚的_,氦原子核,电离,穿透,一张纸,电子流,电离,铝板,3)射线呈电中性,是能量很高的_,它的_作用更 小,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的_和几十厘米 厚的混凝土,电磁波,电离,铅板,二、原子核的组成 1.质子:质子是_用粒子轰击氮核时发现的一种新的带 正电的粒子。 2.中子:原子核内存在着一种_与质子非常接

3、近,但是不带 _的粒子,这种粒子叫做中子。中子是由_发现的。 3.核子:质子和中子除了是否带电的差异以及质量上的微小差 别外,其余性质十分相似,而且都是_的组成成分,统称为 核子,卢瑟福,质量,电,查德威克,原子核,4.原子核的符号,质子数,质子数,5.同位素: (1)定义:具有相同_而_不同的原子,在元素周期 表中处于_位置,因而互称同位素。 例如,氢有三种同位素:_(通常所说的氢),氘(也叫重氢),氚 (也叫超重氢),符号分别是_。 碳有两种同位素,符号分别是_,质子数,中子数,同一,氕,2)性质:原子核的_数决定了核外 _,也决定了电子 在核外的分布情况,从而决定了这种元素的化学性质,因

4、而同种 元素的同位素具有相同的_性质,质子,电子数,化学,1.判一判: (1)天然放射现象是通过实验发现的。() (2)任何物质都有放射性。() (3)天然放射现象说明了原子核有复杂的结构。() (4)质量数就是原子核的质量。() (5)在元素周期表中处在同一个位置上,而质量数不同的元素叫同位素。(,提示:(1)。天然放射性是法国物理学家贝可勒尔将用黑纸包好的照相底版和铀放在一起,底版感光时偶然发现的。 (2)。原子序数大于83的元素和个别的原子序数小于83的元素有放射性。 (3)。因为放射性的射线来自原子核,所以原子核有复杂的结构。 (4)。质量数是中子和质子的总个数,不是指原子核的质量。

5、(5)。质子数相同而中子数不同的原子,在元素周期表中处于同一个位置,这样的元素互称同位素,2.想一想: (1)所有的放射现象都是天然放射现象吗?为什么? 提示:不都是。放射性元素自发地放出射线的现象才是天然放射现象,若放出射线不是自发进行的,就不是天然放射现象,2)若在含有、三种射线经过的空间施加电场(方向与射线出射方向垂直),射线能分成三束吗? 提示:能分成三束。三种射线的带电情况各不相同,它们在电场中的受力情况不同,故可分成三束,主题一 射线的本质和特性的确定 【问题探究】 1.射线的电性是如何确定的? 提示:根据电场或磁场对射线的作用,即根据射线在电磁场中的偏转情况来确定它们的电性,2.

6、怎样用磁场和电场对电荷作用力的方向来确定射线的电性? 提示:把放射源放入由铅做成的容器中,射线只能从容器的小孔射出,成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场,发现射线如图甲所示,射线分成三束,射线在磁场中发生偏转,受到力的作用,这个力是洛伦兹力,说明其中的两束射线是带电粒子。 根据感光的位置和左手定则可以知道,带正电的射线向左偏转,这种射线叫射线;带负电的射线向右偏转,这种射线叫射线;不偏转的叫射线。 带电粒子在电场中要受电场力的作用, 可以加一偏转电场来判断三种射线的带 电性质,如图乙所示,3.结合下表探究三种射线的组成和特性,氦原子核,电子流,薄纸,很强,铝板,较弱,电磁波,铅板,很小,4

7、.天然放射现象使人们认识到原子核是有结构的,为什么说射线来自原子核的内部?为什么说原子核是可分的,是有结构的? 提示:因为实验发现,任何一种具有放射性的元素,无论它是以单质形式存在还是以化合物形式存在,都具有放射性,而且放射性的强度也不受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质取决于原子的核外电子,这说明射线与核外电子无关,也就是说射线来自原子核的内部,从而说明原子核是可分的,是有结构的,5.每一种放射性元素一定是同时放出三种射线吗? 提示:一般情况下放射性元素同时放出两种射线,即射线和射线或射线和射线。 6.当温度降到很低时,放射现象是否就停止了? 提示:元素具有放射性是由原子核本身的性质决

8、定的,跟原子所处的物理或化学状态无关,不管该元素是以单质形式存在,还是和其他元素形成化合物,或者对它施加压力,或者降低它的温度,它都具有放射性,探究总结】 三种射线在电场或磁场中的运动特点 (1)射线不论在电场还是磁场中,总是做匀速直线运动,不发生偏转。 (2)射线和射线在磁场中的偏转特点:在匀强磁场中,和粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且同样条件下,粒子的轨道半径小,偏转大,3)射线和射线在电场中的偏转特点:在匀强电场中,和粒子沿相反方向做类平抛运动,且在同样的条件下,粒子的偏移量大。 如果电场和磁场方向未知,也可以由偏转的大小情况区分射线的种类,即时训练】 1.(多选)将、三种射线分别射入匀

9、强磁场和匀强电场,图中表示射线偏转情况中正确的是(,解题探究】(1)因为粒子带正电,粒子带负电,射线不 带电,所以、射线会在电场或磁场中_,射线_。 (2)、粒子在电场中做_,用平抛的规律研究,在 磁场中做圆周运动,利用_提供向心力进行研究,偏转,不偏转,类平抛运动,洛伦兹力,解析】选A、D。已知粒子带正电,粒子带负电,射线不带电,根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向,可知A、B、C、D四幅图中、射线的偏转方向都是正确的,但偏转的程度需进一步判断,带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,其半径 将其数据 代入,则粒子与粒子的半径之比为: 选项A正确,选项B错误;对某

10、一确定的x值,、 粒子沿电场线偏转距离之比为 由此可见,C项错误,D项正确,2.有三种射线,射线a很容易穿透黑纸,速度接近光速;射线b可穿透几十厘米厚的混凝土,能量很高;用射线c照射带电的导体,可使电荷很快消失。则下列判断中正确的是() A.a是射线,b是射线,c是射线 B.a是射线,b是射线,c是射线 C.a是射线,b是射线,c是射线 D.a是射线,b是射线,c是射线,解析】选B。由题意知,射线a贯穿能力较强,速度接近光速,故是射线;射线b贯穿能力很强且能量高,是射线;射线c很容易使空气电离成为导体,从而将电荷导入大地,是射线,主题二 原子核的组成 【问题探究】 1.结合我们已经学过的汤姆孙

11、发现电子的过程以及人们通过天然放射性认识原子核是可分的,谈一谈探索原子微观世界的过程,提示:汤姆孙通过确定阴极射线的电性和电量,猜测电子来源于原子,通过换用不同的材料作阴极得到相同的阴极射线,证明了电子是原子的组成部分;天然放射线是从原子核中射出的,使人们认识到原子核可分,进而才有质子、中子的发现。人们探索原子微观世界经历了“实验事实”“猜想(预言)”“实验验证”的过程,2.卢瑟福对原子核组成的认识和贡献是什么? 提示:(1)卢瑟福通过粒子轰击氮原子核得到质子,并确定了质子的电性和电量,猜测质子来源于原子核,通过用粒子轰击不同原子的原子核都得到相同的质子,证明了质子是原子核的组成部分。质子带正

12、电荷,电荷量与一个电子所带的电荷量相等,质量mp=1.672 623 110-27kg。 (2)卢瑟福发现质子是原子核的组成部分后,发现原子核的质量与电荷量之比大于质子的质量与电荷量之比,所以卢瑟福猜想原子核内存在质量与质子相同,但不带电的粒子即中子,3.中子是由谁发现的?它有什么特性?质量有多大呢? 提示:(1)1932年,查德威克通过实验证实了中子的存在。 (2)中子不带电。 (3)质量mn=1.674 928 610-27kg,4.人们通过实验得到了质子和中子,它们都是来源于原子核,所以原子核的组成和人们假设的相同,那么原子核的组成是怎样的? 提示:原子核是由质子和中子构成的,质子带正电

13、,中子不带电。质子和中子统称为核子,质子数和中子数之和叫核子数,5.组成原子核的粒子之间有什么联系? 提示:原子核中的两个等式: (1)原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数。 (2)原子核的质量数=核子数=质子数+中子数,探究总结】 原子核组成的三个概念 (1)电荷数:原子核所带的电荷量总是质子电荷量的整数倍,这个倍数就叫做原子核的电荷数。 (2)质量数:原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个倍数叫做原子核的质量数。 (3)同位素: 具有相同的质子数,不同的中子数。 具有相同的化学性质,即时训练】 1.(2014泰安高二检测) 可以作为核聚变材料。下列关于 的叙述正确的是()

14、A. 和 互为同位素 B. 原子核内的中子数为2 C. 原子核外的电子数为2 D. 代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子,解析】选C。 的电荷数不同,A错误; 内质子数为2, 中子数为1,中性原子的核外电子数为2,故C正确,B、D错误,2.据报道,放射性同位素钬 可以有效治疗癌症,该同位素 原子核内中子数与核外电子数之差是() A.32B.67C.99D.166 【解析】选A。根据原子核的表示方法得核外电子数=质子数 =67,中子数为166-67=99,故核内中子数与核外电子数之差为 99-67=32,故A对,B、C、D错,3.已知镭的原子序数是88,原子核质量数是226。试问: (1)镭核中有几个质子?几个中子? (2)镭核所带的电荷量是多少? (3)若镭原子呈中性,它核外有几个电子? (4) 是镭的一种同位素,让 以相同速度垂直射 入磁感应强度为B的匀强磁场中,它们运动的轨道半径之比是 多少,解题探究】(1)明确质量数、_、中子数、核电荷数、 电子数之间的关系; (2)利用_充当向心力求出两种同位素运动的轨道 半径之比,质子