（人教通用版）2020高考物理 第12章 第2讲 原子结构与原子核课件

1、近代物理初步 第十二章 第2讲原子结构与原子核 1知 识 梳 理 自 测 2核 心 考 点 突 破 32 年 高 考 模 拟 知识梳理自测 一、原子结构光谱和能级跃迁 原子的核式结构 1电子的发现：英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了 _，提出了原子的“枣糕模型”。 2原子的核式结构： 知识点知识点1 历史历史 电子 观察上面两幅图，完成以下空格： (1)19091911年，英国物理学家卢瑟福进行了 _，提出了核式结构模型。 (2)粒子散射实验的结果：绝大多数粒子穿过金箔后，基本上 _，但有少数粒子发生了大角度偏转，偏 转的角度甚至_，也就是说它们几乎被“撞了回来”。 (3)原子的结构模型

2、：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核， 原子的_都集中在原子核里，带负电 的电子在_。 粒子散射实验 仍沿原来的方向前进 大于90 几乎全部质量和全部正电荷 核外空间运动 1光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光 的_(频率)和强度分布的记录，即光谱。 2光谱分类： 知识点知识点2 光谱光谱 波长 连续 吸收 特征 特征谱线 1玻尔的三条假设 (1)定态：原子只能处于一系列_的能量状态中，在这些 能量状态中原子是_的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐 射能量。 (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一 定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即h

3、_。(h是普朗克常量，h6.631034Js) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动 相对应。原子的定态是_，因此电子的可能轨道也是 _。 知识点知识点3 玻尔理论能级玻尔理论能级 不连续 稳定 EmEn 不连续的 不连续的 2基态和激发态 原子能量最低的状态叫_，其他能量较高的状态叫 _。 3氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子的能级公式：E0_(n1,2,3，)，其中E1为基 态能量，其数值为E1_。 (2)氢原子的半径公式：rn_(n1,2,3，)，其中r1为基 态半径，又称玻尔半径，其数值为r10.531010m。 基态 激发态 13.6eV n2r1 4氢原子

4、的能级图 知识点知识点1 原子核的组成原子核的组成 质子中子核子 质子 质子数中子数 质量数 1天然放射现象 元素_地放出射线的现象，首先由_发现。天然 放射现象的发现，说明_还具有复杂的结构。 2放射性和放射性元素 物质发射某种看不见的射线的性质叫_。 具有放射性的元素叫_。 3三种射线 放射性元素放射出的射线共有三种，分别是射线、射线、射 线。 知识点知识点2 天然放射现象天然放射现象 自发 贝克勒尔 原子核 放射性 放射性元素 4三种射线的比较 高速电子流 2e c 不偏转 最强 很弱 5放射性同位素的应用与防护 (1)放射性同位素：有_放射性同位素和_放射性同 位素两类，放射性同位素的

5、化学性质相同。 (2)应用：消除静电、工业探伤，作_等。 (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。 天然人工 示踪原子 知识点知识点3 原子核的衰变半衰期原子核的衰变半衰期 粒子或粒子 2半衰期 (1)定义：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间。 (2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核_自身的因素 决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。 半数 内部 1核力 (1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力。 (2)特点 核力是强相互作用的一种表现； 核力是短程力，作用范围在1.51015m之内； 每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。 2结合能 核子结合为原子核时_的能量或

6、原子核分解为核子时 _的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。 知识点知识点4 核力、结合能、质量亏损核力、结合能、质量亏损 释放 吸收 3比结合能 (1)定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平 均结合能。 (2)特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大， 表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 4质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E_，原子核的质量必然比组成它的核子 的质量和要小m，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核 能E_。 mc2 mc2 思维诊断： (1)原子中绝大部分是空的，原子核很小。() (2)核式结构学说是卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出

7、的。( ) (3)氢原子光谱是由一条一条亮线组成的。() (4)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光 谱。() (5)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。( ) (6)人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极 射线发现电子开始的。() (7)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。( ) (8)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50 个。() (9)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。 () 1(2018山东烟台期末)卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一 模型建立的基础是() A粒子散射实验B电子的发现

8、 C光电效应现象的发现D天然放射性现象的发现 解析卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构 模型；对阴极射线的研究发现了电子，使人们认识到原子还可以再 分；光电效应揭示了光的粒子性；天然放射性现象说明原子核内部 有复杂结构，故A正确。 A 2(2018云南曲靖一中模拟)(多选)关于天然放射性，下列说法正 确的是( ) A天然元素都可能发生衰变 B天然放射性元素的半衰期与外界的温度条件有关 C天然放射性元素与其他元素形成化合物后，仍具有放射性 D、三种射线中，射线的电离能力最强 CD 解析并不是所有的天然元素都能衰变，故A错误；天然放射性 元素的半衰期只取决于原子核自身的内部结构，与外界

9、因素无关， 故B错误；放射性元素其放射性来自于原子核内部，与其他元素形 成化合物并没有改变其内部原子核结构，所以仍具有放射性，故C 正确；、和三种射线中，射线电离能力最强，故D正确。 3(2018湖北孝感一中等五校联考)下列关于玻尔原子理论及氢原 子能级的说法，正确的是() A原子中的电子在某一定态时，电子做加速运动，向外辐射能量 B原子中的电子运行轨道分布是连续的 C一群氢原子从n3能级向n1能级跃迁，最多能发出两种不同 频率的光子 D氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时， 氢原子的能量增大 D 解析原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动， 但并不向外辐射能量，故A

10、错误；原子的能量是量子化的，所以电 子的运行轨道分布是不连续的，故B错误；一群氢原子从n3能级 向n1能级跃迁，最多能发出3种不同频率的光子，故C错误；氢原 子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时，氢原子的 能量增大，故D正确。 核心考点突破 1能级图中相关量意义的说明 考点一考点一氢原子能级及原子跃迁氢原子能级及原子跃迁 相关量相关量意义意义 能级图中的横线能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态表示氢原子可能的能量状态定态定态 横线左端的数字横线左端的数字“1,2,3”表示量子数表示量子数 横线右端的数字横线右端的数字“13.6，3.4”表示氢原子的能量表示氢原子的能量 相邻横线间

11、的距离相邻横线间的距离 表示相邻的能量差，量子数越大相邻的表示相邻的能量差，量子数越大相邻的 能量差越小，距离越小能量差越小，距离越小 带箭头的竖线带箭头的竖线 表示原子由较高能级向较低能级跃迁，表示原子由较高能级向较低能级跃迁， 原子跃迁的条件为原子跃迁的条件为hEmEn 例例 1 BD 类题演练 1 A 解析因为EmEnh，知EbEaEc，即hbhahc，解 得bac，故A正确。 1确定衰变的种类及衰变次数的方法 不稳定的原子核自发地放出粒子或粒子后，转变为新核的变化 称为原子核的衰变。判断衰变的种类及衰变次数要掌握几个要点。 (1)知道粒子和粒子的表示符号 粒子实质是氦原子核，符号是He

12、，其中4表示氦的质量数，2表示 氦的电荷数。粒子实质是电子，符号是e，其中0表示电子的质量 数，1表示电子的电荷数。 (2)知道衰变和衰变满足两种“守恒” 衰变过程中，电荷数和质量数都守恒。 考点二考点二原子核的衰变半衰期原子核的衰变半衰期 注意：射线是伴随衰变或衰变产生的。放出射线后，原 子核的电荷数和质量数都不变，其实质是放射性元素的原子核在发 生衰变或衰变时，由于产生的某些新核具有过多的能量(核处 于激发态)而辐射出光子。 当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生衰变，有的 发生衰变，同时伴有射线产生，这时可连续放出三种射线。 例例 2 BC 类题演练 2 AB 1核反应的四种类型

13、考点三考点三核反应类型及核反应方程核反应类型及核反应方程 2核反应过程一般是不可逆的，书写核反应方程不能用等号，只 能使用单向箭头“”连接，并表示反应方向。 3核反应过程遵循质量数守恒，而不是质量守恒，核反应过程中 伴随着能量的巨大变化，反应前后质量会变化，一般质量会亏损。 4核反应过程中遵循电荷数守恒原理。 例例 3 CABEF 解析一个原子核自发地放出一个粒子，生成一个新核的过程 是衰变，因此C项是衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分 裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此E项是重核的 裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的 过程是轻核的聚变，因此F项是轻核的聚

14、变；另外，A、B项是衰 变，D项是原子核的人工转变。 方法技巧： 四种核反应的快速区分 (1)衰变反应：反应方程左边只有一个原子核，右边有两项且其中 包含一个氦核或电子。 (2)人工核反应：核反应方程左边有一个原子核和粒子、中子、 质子、氘核等粒子中的一个，右边有一个新核，也可能包括另一个 粒子。 (3)重核的裂变：左边为重核与中子，右边为两个以上的核并放出 若干个粒子。方程两边中子数不可抵消。 (4)轻核的聚变：左边为轻核，右边为质量数较大的核。例如氘核 和氚核聚变成氦核的反应。 类题演练 3 1质能方程的理解 (1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成 正比，即Emc2。

15、 方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关 系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少。 (2)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其能量也要相应减少， 即Emc2。 (3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加m， 吸收的能量为Emc2。 考点四考点四核能的计算核能的计算 2核能释放的两种途径的理解 中等大小的原子核的比结合能最大，这些核最稳定。 (1)使较重的核分裂成中等大小的核。 (2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都 可以释放能量。 (2)原子核衰变过程中，粒子、粒子和新生原子核在磁场中的 轨迹。 衰变中，粒子和新生原

16、子核在磁场中的轨迹外切，如图(甲) 所示。 衰变中，粒子和新生原子核在磁场中的轨迹内切，如图(乙) 所示。 (3)计算核能的方法 根据爱因斯坦质能方程，用核反应过程中质量亏损的千克数乘以 真空中光速的平方，即Emc2； 根据1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，得E质量亏 损的原子质量单位数931.5MeV。 根据平均结合能来计算核能 原子核的结合能平均结合能核子数。 有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算，此时应注意动量、 动能关系式p22mEk的应用。 例例 4 类题演练 4 C 解析根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒，可判断X为中 子，故A错误；该反应中的质量亏损为m2.0141u3.0161u 4.0026u1.0087u0.0189u，故B错误；由爱因斯坦质能方程可知 释放出的能量为E(2.01413.01614.0026 1.0087)931.5MeV17.6MeV，故C正确；该反应中释放一部分能 量转化为X粒子的动能，故D错误。 2年