2020新教科版高中物理选修3-5第3章1原子核的组成与核力学案98

1、- 1 - 1.原子核的组成与核力 学习目标1.掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念. 念及特征.（重点）3.知道核反应的定义，会正确书写核反应方程. 自主预习探新Ml - - - iLi/iMisrarw- - - 匸知识梳理匸 、原子核的组成 1 质子的发现（如图所示） 卢越桶川症粒子 集击熬原产檯发 现了质壬 2 中子的发现（如图所示） 3 .原子核的组成 由质子和中子组成，它们统称为核子. 4 .原子核的符号 厂原子核的质量数二质子数+中子数 :X元素符号 丄核电荷数二原子核的质于数，即原子的原子序数 .同位素 具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互

2、称同位 素.例如，氢有三种同位素： 1H、1H、1H. 二、核力 1 .核力 原子核内核子之间的相互作用力. 2 .核力的特征 （1）核力是强力，在原子核内，核力比库仑力大得多. （2）核力是短程力，当两核子中心相距大于核子本身线度时，核力几乎完全消失. （重点）2.知道核力的概 - 2 - （3）核力与电荷无关，质子与质子，质子与中子，以及中子与中子之间的核力是相等的. 3原子核的稳定性 质子数越多的原子核，就需要有更多的中子来维持核的稳定，在大而稳定的原子核中， 中子的数量多于质子. 三、核反应 1 .核反应 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程. 2. 核反应方程 用原子核符号描述

3、核反应过程的式子. 3 核反应规律 在核反应中,质量数和电荷数守恒. _基础自测I 1正误判断（正确的打“V”，错误的打“x”） （1） 原子核的核子数等于质子数. （X） （2） 在元素周期表中处在同一位置上，而质量数不同的元素叫同位素. （V） 原子核内的质子间均存在核力和库仑力. （X） （4） 稳定原子核的质子数总是与中子数相等. （X） （5） 对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用. （V） （6） 卢瑟福发现质子的过程就是原子核的人工转变过程. （V） （7） 核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写. （X） 2 .（多选）下列说法正确的是（

4、 ） A. mx 与二1Y 互为同位素 B. mx 与；Y 互为同位素 C. 取与阳2丫中子数相同 D. 核内有 92 个质子，235 个中子 BC A 选项中，X 核与 Y 核的质子数不同，不是互为同位素； B 选项中mX 核与打1Y 核质子 数都为m而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素； C选项中mx核内中子数为m m 阳2丫核内中子数为（m 2） （m-2） = m m，所以中子数相同； 核内有 143 个中子，而不是 235 个中子. 3. （多选）以下是物理学史上 3 个著名的核反应方程 7. 小 14 17 9 12 - 3 - x + 3L1 T y y+ 7NRx+8。y

5、+ 4B尸z + 6C x、y和z是 3 种不同的粒子，下列说法正确的是 （ ） A. X为a粒子 B. X为质子- 4 - c. y为a粒子 BC 根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定 x为质子iH,y为2He 即a粒子，z为中子On. 合作探究12重遊 芒点17 _ 原子核的组成与数量关系 1 .原 原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电.不同的原子核内质子和中子 的个数并不相同. 2 .原子核的符号和数量关系 (1) 符号：AX. (2) 基本关系：核电荷数=质子数 (Z)=元素的原子序数=核外电子数.质量数 (A)=核子 数=质子数+中子数. 3 .同位素 (1) 质子数相同

6、，化学性质相同. (2) 中子数不同，质量数不同. 【例 1】 已知镭的原子序数是 88,原子核的质量数是 226.试问： (1) 镭核中有几个质子？几个中子？ (2) 镭核所带电荷量是多少？ (3) 若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？ (4) 228Ra 是镭的一种同位素， 让226Ra 和1?Ra 以相同速度垂直射入磁感应强度为 B的匀强磁 场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？ 思路点拨(1)原子核的核电荷数、质子数、核外电子数具有相等的关系. (2) 原子核的质量数等于核子数. (3) 带电粒子垂直进入匀强磁场，洛仑兹力提供向心力. 解析因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核

7、外电子数都是相等的， 原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和.由此可得： (1) 镭核中的质子数等于其原子序数， 故质子数为 88,中子数N等于原子核的质量数 A与 质子数Z之差，即 N= A- Z= 226- 88= 138. (2) 镭核所带电荷量 一19 一 17 Q= Ze= 88 x 1.6 x 10 01.41 x 10 C. (3) 镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，故核外电子数为 88.D. z 为电子 - 5 - (4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有 两种冋位素具有相冋的核电荷数，但质量数不冋，故 r 226 226 113 228 228

8、= 答案(1)88 138 (2)1.41 X 10 T7 C (3)88 (4) 113 : 114 原子核的“数”与“量”辨析 (1) 核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以 原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子 所带电荷量的总和才是原子核的电荷量. (2) 原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同.原子核内质子和中子的总 数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和. 针对训练 1 在元素周期表中查到铅的原子序数为 82，一个铅原子质量数为 207,下列说法正确的 是() A. 核外有

9、82 个电子，核内有 207 个质子 B. 核外有 82 个电子，核内有 82 个质子 C. 核内有 82 个质子，207 个中子 D. 核内有 125 个核子 B 在元素周期表中查到铅的原子序数为 82,即一个铅原子中有 82 个质子，由于原子是 电中性的， 则核外电子有 82 个根据质量数等于质子数与中子数之和可知， 铅原子核的中子 数为 207- 82= 125.只有选项 B 正确. 專点2丿 I 对核力的理解 1.原子核中核子比例关系：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等；对于较 重的原子核，中子数大于质子数.越重的原子核，两者相差越多. 2 形成原因及原子核的稳定性 (1)

10、原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的 核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了这时，不再成对地增加质子和中子， 而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核 的稳定性. v mv Bqv=咋，u硬 - 6 - (2) 核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多.由于核力的作用范围是有 限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有 核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的.所以，原子核的大小也受 到限制. 【例 2】(多选)核子结合成原子核的下列说法中，正

11、确的是 ( ) A. 原子核内的核子间均存在核力 B. 原子核内的质子间均存在核力和库仑力 C. 当 n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间势能一定减小 D. 质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用 CD 由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，与核子是否带电无关，由此知 A、B 错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于 0.8 x 10T5 m 时，核力表现为引力， 在此过程中核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于 0.8 x 10T5 m, 故 C 正确；质子数较多的原子核由于只有相邻的核子间才有核力，但各个质子间均有很强

12、的 库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才 能维系二者的平衡，故 D正确. 观H*衣斶 (1) 核力是强力，只存在于相邻核子之间. (2) 核力的存在与核子是否带电及电性无关. (3) 原子核的稳定性与核力和库仑力的大小关系有关. 働针对训练 2 .(多选)关于核力，下列说法中正确的是 ( ) A. 原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用 B. 核力既可能是引力，又可能是斥力 C. 核力对核子做正功，原子核要释放核能 D. 原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用 AC 核力有时表现为引力，有时表现为斥力，但不是说核力既可能是引力，又可能

13、是斥 15 力，故 B 错误；核力是短程力，只有在 2.0 x 10 m 左右的范围内起作用，故 A 正确，D 错误; 核子结合成原子核时，核力对核子做正功，原子核释放一定的能量，故 C 正确. W点3 1-*- 7 - 对核反应的理解 1 .核反应的条件 用a粒子、质子、中子，甚至用 丫光子轰击原子核使原子核发生转变. 2 .核反应的实质 用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发 生了转变. 3 原子核人工转变的三大发现 (1)1919 年卢瑟福发现质子的核反应： 1；N+ 78 1H (2)1932 年查德威克发现中子的核反应: ?Be+ 術尸 1(C+

14、 On (3) 1934 年约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应: i 30Si + 1e. 【例 3】 中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素 如下: (1) 用质子轰击铍靶4Be 产生快中子；(2)用快中子轰击汞204Hg,反应过程可能有两种： 生成202Pt，放出氦原子核；生成202Pt，同时放出质子、中子写出上述核反应方程. 解析(1) 4Be+ 5B+ On 204 1 202 3 (2) 8oHg+ on 78 Pt + 2He 204 1 202 1 1 80 Hg+ 0 n 78 Pt + 21H+ n 答案见解析 书写核反应方程的四条重要原则 (1)

15、 质量数守恒和电荷数守恒； (2) 中间用箭头，不能写成等号； (3) 能量守恒(中学阶段不作要求)； (4) 核反应必须是实验中能够发生的. 働针对训练 3 .完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的. (1) 150B+ ；He 17N+ ( ) (2) 9Be+ ( ) 1】C+ 0n (3) 13AI + ( ) T27Mg+ 1H (4) ；N+ 1JO+ ( )WAI + 細尸 10P+ On 打0 202 78 Pt，制取过程 - 8 - 23 24 1 iiNa+ ( )TiiNa+ iH (6) 23AI + 2Hh ：n+ ( ) ; ?0PT

16、?Si + ( ) 解析15)B+術尸175N+ 0n (2) ；Be+ 1C 0n 此核反应使查德威克首次发现了中子. (3) 27AI + 0nT ?2Mg+ iH (4) 174N+ 2He g iH 此核反应使卢瑟福首次发现了质子. ，一、23_ 2 24_ 1 . (5) iiNa+ iHT iiNa+ iH 27 4 1 30 (6) 13AI + 2He on+ 15P； 15FT 14si + + 1e(正电子) 此核反应使约里奥居里夫妇首次发现了正电子. 答案见解析 当堂达标 HANGTANfrlK 1 某种元素的原子核用AX 表示，下列说法中正确的是 （ ） UANG1I

17、- 9 - A. 原子核的质子数为乙中子数为A B 根据原子核的符号的含义： A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为 A-乙所以 B 正确.B. 原子核的质子数为 C. 原子核的质子数为 乙中子数为A- Z A,中子数为Z D. 原子核的质子数为 A-乙中子数为Z - 10 - 2对原子核的组成，下列说法正确的是 ( ) A. 核力可使一些中子组成原子核 B. 核力可使非常多的质子组成原子核 C. 自然界中不存在只有质子的原子核 D. 质量较大的原子核内一定有中子 D 由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子聚集 在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在

18、“长程力”一一库仑力， A、B 错 误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如 1H, C 错误；较大质量的原子核内只有存在一些 中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故 D 正确. 3. 下列关于原子核中质子和中子的说法，正确的是 ( ) A. 原子核中质子数和中子数一定相等 B. 稳定的重原子核里，质子数比中子数多 C. 原子核都是非常稳定的 D. 对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增 大原子核，形成的核也一定是不稳定的 D 自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大 于质子数，越重的原子核，两者相差越多. 4. _ 完成下列核反应方程，并指出其中 _ 是发现质子的核反应方程， _ 是发 现中子的核