原子核的组成学案-高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

PAGE10第五章原子核1．原子核的组成核心素养目标物理观念：天然放射现象、放射性元素、α射线、β射线、γ射线．科学思维：三种射线的本质、特点及应用．科学探究：三种射线的穿透本领．科学态度与责任：了解发现天然放射现象的相关史实.知识点一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家________发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片感光．2．物质发出射线的性质称为________，具有放射性的元素称为________，放射性元素________发出射线的现象叫作天然放射现象．3．原子序数大于83的元素，都能________地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能放出射线．知识点二、射线的本质1．α射线：实际上就是________，速度可达到光速的eq\f(1,10)，其________能力强，________能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用________就能把它挡住．2．β射线：是________，它速度很大，可以接近光速，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________．3．γ射线：呈电中性，是能量很高的________，波长很短，在10－10m以下，它的________作用更弱，________更强，甚至能穿透几厘米厚的________和几十厘米厚的混凝土．4．放射线来自原子核，说明________是有复杂结构的．知识点三、原子核的组成1．质子的发现：1919年，卢瑟福用________轰击氮原子核发现了质子，质子是________的组成部分．2．中子的发现：卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子________，但________的粒子，这种粒子叫作中子．________通过实验证实了这个猜想．3．原子核的组成：原子核由________组成，质子和中子统称为________．4．原子核的符号：5．同位素：具有相同的______而______不同的原子核，在元素周期表中处于________，因而互称同位素．例如，氢有三种同位素氕、氘、氚，符号是eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.拓展：研究表明，元素的放射性与它以单质还是化合物形式存在无关，只要含有这种元素就会出现放射现象，且不受物理变化、化学变化的影响．警示：阴极射线的电子来源于核外电子，β射线的电子来源于原子核．质子的发现要点一天然放射现象的三种射线三种射线的组成、性质α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)速度0.1c0.99cc质量4mp，mp＝1.67×10－27kgeq\f(mp,1836)静止质量为0在电磁场中偏转与α射线偏转方向相反不偏转穿透本领最弱较弱最强对空气的电离作用很强较弱很弱点睛：某原子核放出α射线或β射线后，就变成另一种元素的原子核——发生了核反应，说明原子核还有其内部结构；通常γ射线是伴随着α射线或β射线放出的．α射线和β射线不一定同时放出．题型1三种射线的性质【例1】如图所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置．实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为()A．α射线和β射线的混合放射源B．α射线和γ射线的混合放射源C．β射线和γ射线的混合放射源D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源判断三种射线性质的方法①射线的电性：α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，它是波长很短的电磁波．②射线的偏转：在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．③射线的穿透能力：α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反．题型2三种射线在磁场或电场中的运动【例2】如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()A．①和④是α射线，它们有很强的穿透本领B．③和⑥是β射线，它们是高速电子流C．②和⑤是γ射线，它由原子核外的内层电子跃迁产生D．③和④是α射线，它们有很强的电离本领区分三种射线性质的方法①在匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移大，如图所示．位移x可表示为x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qE,m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(y0,v)))2∝eq\f(q,mv2)所以，在同样条件下β粒子与α粒子偏移之比为eq\f(xβ,xα)＝eq\f(e,2e)×eq\f(4,\f(1,1836))×eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,10)c))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(99,100)c))2)＝37.②在匀强磁场中：γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，如图所示．根据qvB＝eq\f(mv2,R)得R＝eq\f(mv,qB)∝eq\f(mv,q)所以，在同样条件下β粒子与α粒子的轨道半径之比为eq\f(Rβ,Rα)＝eq\f(\f(1,1836),4)×eq\f(\f(99,100)c,\f(c,10))×eq\f(2e,e)＝eq\f(1,371).◆分析原子组成问题的方法要点(1)原子核的组成原子核是由质子、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．电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数．要点二原子核的组成【例3】下列说法正确的是()A.eq\o\al(234,90)Th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B.eq\o\al(9,4)Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．同一元素的两种同位素具有相同的质量数D．同一元素的两种同位素具有不同的中子数质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．(2)原子核的书写及其应用的一般要求①确定原子核的元素符号X：②确定原子核的电荷数，即核内的质子数，也就是这种元素的原子序数Z；③确定原子核的质量数，即核内的核子数A.如铀→原子序数92→电荷数92→质子数92；质量数→235→质子数和中子数之和为235.核子数为235，核内中子数为235－92＝143.符号表示为eq\o\al(235,92)U.原子核通式为eq\o\al(A,Z)X，其中X为元素符号，Z为核电荷数，A为质量数．【随堂演练】1．(多选)氢有三种同位素，分别是氕(eq\o\al(1,1)H)、氘(eq\o\al(2,1)H)、氚(eq\o\al(3,1)H)，则下列说法中正确的是()A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的化学性质相同2．(多选)在贝可勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，发现在天然放射现象中共放出了三种射线，图为这种射线贯穿物体情况的示意图，①、②、③各代表一种射线，以下说法正确的是()A．射线①的电离能力最弱B．射线②为高速的质子流C．射线③可以用来检查金属内部有无砂眼和裂纹D．射线③是一种高能的电磁波3．(多选)近几年来，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用()A．γ射线具有很强的穿透能力B．γ射线具有很强的电离作用C．γ射线波长很短，具有很高的能量D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置4．如图所示，某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是()5．如图所示是用来监测在核电站工作的人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到了何种辐射．当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，工作人员受到辐射的射线可能是()A．α射线和β射线B．α射线和γ射线C．β射线和γ射线D．α射线、β射线和γ射线第五章原子核1．原子核的组成基础导学研读教材一、1.贝克勒尔2．放射性放射性元素自发地3．自发二、1.氦原子核电离穿透一张纸2．电子流电离铝板3．电磁波电离穿透能力铝板4．原子核三、1.α粒子原子核2．相同不带电查德威克3．质子和中子核子4．质子数中子数质子数5．质子数中子数同一位置课堂互动合作探究要点一【例1】【解析】将强磁场撤去，荧光屏上的亮点数基本没变，说明磁场对穿过p的射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的γ射线；再将厚0.5mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，说明除接收到γ射线外，又接收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为0.5mm左右的铝箔能挡住的只有α射线，所以此放射源应是α射线和γ射线的混合放射源，故B正确．【答案】B答案：C【例2】【解析】α射线实质为氦核，带正电，有很强的电离本领；β射线为高速电子流，带负电，由核内中子转化为质子时放出；γ射线为高频电磁波，不带电，有很强的穿透本领．根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线，②为γ射线，③为α射线．根据左手定则可知，α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线；β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线；γ射线在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故⑤是γ射线．【答案】D要点二【例3】【解析】A错：钍核的质量数为234，质子数为90.B错：铍核的质子数为4，中子数为5.C错，D对：同位素的质子数相同而中子数不同，即质量数不同．【答案】D随堂演练达标检测1．解析：A、B对，C错：氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，D对：同位素的化学性质相同，只是物理性质不同．答案：ABD2．解析：射线①用手可以挡住，说明穿透能力最弱，是α射线，α射线电离能力最强，选项A错误；射线②是高速电子流；射线③是γ射线，γ射线是一种高能的电磁波，选项B错误，D正确；射线③是γ射线，穿透能力最强，可以用来检查金属内部有无砂眼和裂纹，选项C正确．答案：CD3．解析：γ射线是波长很短、频率很高的电磁波，具有很高的能量和很强的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到达肿瘤位置并杀死肿瘤细胞．因γ射线不带电，它的电离作用很弱；因波长很短，