原子 原子核教案

原子原子核一、电子的发现：（一）电子的发现：1、电子是怎样发现的：汤姆生用测定粒子的荷质比的方法发现了电子。2电子的发现对人类认识原子结构的重要性。①电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构。②由于原子含有带负电的电子，从物质的电中性出发，推想到原子中还有带正电的部分，这就提出了进一步探索原子结构、探索原子模型的问题。（二）汤姆生的原子模型（枣糕模型）汤姆生认为，原子是一个球体，正电荷均匀地分布在整个球内，电子像枣糕里的枣那样镶嵌在原子里面。汤姆生提出的原子模型能够说明一些试验事实，但是没过多久这一模型就被新的实验事实否定了。二、原子的核式结构的发现（一）原子核式结构的发现：1、什么叫散射实验？用各种粒子一一X射线、电子和a粒子轰击很薄的物质层，通过观察这些粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息，这种实验叫做散射实验。2a粒子散射装置略3实验结果①“绝大多数”a粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进②“少数”a粒子都发生了较大的偏转，③并且“极少数”a粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。4实验分析①电子不可能使a粒子发生大角度散射，a粒子跟电子碰撞过程中，两者动量的变化相等，由于a粒子的质量是电子质量的（倍，在碰撞前后，质量大的a粒子速度几乎不变，而质量小的电子速度要发生改变，因此，a粒子与电子正碰时，不会出现被反弹回来的现象。发生非对心碰撞时，a粒子也不会有大角度的偏转，可见，电子使a粒子在速度的大小和方向上的改变都是十分微小的。②按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内部均匀地分布，a粒子穿过原子时，由于粒子两侧正电荷对它的斥力有相当大一部分互相抵消，使粒子偏转的力也不会很大。粒子的大角度散射现象，说明汤姆生模型不符合原子结构的实际情况。③实验中发现极少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用。④绝大多数粒子在穿过金箔时的运动方向没有发生明显的变化，这个现象表明了粒子在穿过金箔时，基本上没有受到力的作用，说明原子中的绝大部分是空的，原子的质量和电量都集中在体积很小的核上。（二）原子核的电荷和大小：、测知原子核的电荷：原子中的核外电子数核电核数原子序数。2意义：给元素排序提供了实验依据，元素的化学性质归根到底是由原子中的电子数决定的，从而是由原子核中的电荷数来决定的。3核的大小：原子直径的数量级（实际就是电子运动范围的数量级）为，而原子核直径的数量级为，两者相差十万倍！如果把原子比作直径为百米左右的大球，那么原子核则只有毫米左右米粒大小。（三）卢瑟福原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。三、玻尔的原子理论（一）玻尔原子理论的主要内容：、能级假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。具有一定的能量，也叫能级。（能量指系统动能和势能的总和）2跃迁假设：原子从一种定态（设能量为）跃迁到另一种定态（设能量为）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由两种定态的能量差决定，即h3轨道假设：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道，由于原子的能量状态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的，即电子不能在任意半径的轨道上运行，这种现象叫做轨道的量子化。（二）氢原子的大小和能级：（玻尔理论对氢原子的应用）1、能级：原子各个定态的能量值，叫做它的能级。在正常情况下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态。电子在离核较远的轨道上运动处于高能级状态，这种定态叫激发态。2、电子的轨道半径公式（可能）：=n2n1能量公式（可能）：n=1n=1,2,3式中代表第一条（即离核最近的一条）可能轨道的半径。1代表电子在第一条（即离核最近的一条）可能轨道上运动时的能量。1n是量子数。1=0.53X10101=13.炉0，电子的动能等于电势能绝对值的一半四、天然放射现象物质发射射线的性质叫做放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。1、三种射线的本质和特性：名称本质速度贯穿本领电离作用射线e粒子流最小最强，射线e电子流接近于很大较弱射线电磁波等于最大最弱注意：①当放射性物质连续发生衰变时，各种原子核中有的放射射线，有的放射射线，同时伴随射线，这时在放射性中就会同时有、、三种射线。②、、粒子都是从原子核里放射出来的，但不能认为这三种粒子就是原子核的组成部分。2、放射性元素的衰变①衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫原子核的衰变。②根据衰变时放出的粒子不同可分为：例如:衰变:例如:衰变：f例如：衰变：单一的衰变并不产生新原子核，一般衰变总是伴随、衰变产生，在发生、衰变时产生的新核若具有过多的能量就会辐射出光子。3半衰期：（）半衰期：描述放射性元素衰变快慢的物理量，是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。设某放射性物质衰变前的原子核数目为、质量为，其半衰期为，则经过时间后，剩余量为衰变量为]半衰期是放射性元素稳定性的标志，元素的半衰期越长越稳定。半衰期是放射性元素的固有属性，取决于原子核内部本身的因素，而与它所处的物理状态和化学状态无关。半衰期是一种统计规律，是大量放射性原子核所遵循的必然规律，至于个别原子核在什么时候衰变，完全具有偶然性。五、原子核的人工转变用人工的方法使原子核发生变化叫做原子核的人工转变1质子的发现：其核反应方程是：e2中子的发现：其核反应方程是：e原子核是由质子和中子组成，质子和中子统称为核子，原子核的质量数质子数中子数。六、放射性同位素及其应用用中子、质子、氚核、粒子或光子轰击原子核都可制取放射性同位素，氚核裂变的产物也有放射性同位素。例：用粒子轰击铝7得到的磷具有放射性放出正电子放射性同位素的应用主要分两类：利用它的放射线；做为示踪原子。七、原子核的结合能1核力：在原子核内，把各种核子紧紧地拉在一起的力叫核力，不是万有引力，不是电磁力。核力的特性有：核力比电磁力强多倍；核力是短程力，只有距离接近到-米的数量级时才发生作用；每个核子只跟它相邻的核子间有核力的作用，而不是跟原子中所有的核子有核力的作用。、结合能：核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，都叫原子核的结合能，其单位用兆电子伏。3质能方程：爱因斯坦从相对论得出质量和能量的关系：E=mcE：物体的能量，m：物体的质量，：光在真空中的速度。4质量亏损：把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损：△E=△m•c若用表示原子质量单位：则即个原子质量单位所对应的能量是兆电子伏，即=.、平均结合能：用核的结合能除以核子数，就得到每个核子的平均结合能。核子的平均结合能的大小能够反映核的稳定程度，平均结合能越大，原子核就越难分开。质量数较小的轻核和质量数较大的重核，核子的平均结合能都比较小，中等质量数的原子核，核子的平均结合能较大。因此，重核分裂成中等质量的核（重核裂变）或轻核结合成中等质量的核（轻核聚变）的过程中都要释放出一部分核能来。八、重核的裂变：、铀核的裂变：重核的核子平均结合能小于中等质量的核子的平均结合能，因此重核分裂成中等质量的核（叫裂变）时，会有一部分结合能放出来。这种由核结构发生变化而放出的能叫做核能，也叫原子能。铀核裂变的方程：、链式反应:九、轻核的聚变：1聚变：轻核的结合能更小，某些轻核结合成质量较大的核（叫聚变）时，能释放出更多的结合能。例：HHfHH-2H22HHfH2轻核聚变时每个核子放出的能量比重核裂变时所释放的能还要大几倍。要使轻核接近到-，由于原子核都是带正电的，这样就必须克服电荷之间很大的斥力作用，这就要使核具有很大的动能，必须把它们加热到很高的温度（几百万度以上的温度），因此聚变反应也叫热核反应。与重核裂变相比，轻核的聚变有以下特点：原料丰富（仅海水中的氘，就足够全世界用一千亿年）；释放能量多（就每一个核子平均来说，比裂变反应要大好几倍）；对环境的污染小。2、可控热核反应典型例题分析例、某原子核经过次衰变，次衰变后变成原子核，则TOC\o"1-5"\h\z（）核的质量数比核的质量数多;（2）核的质子数比核的质子数多;（）核的中子数比核的中子数多^解析：核发生次衰变，则质量数减少个，质子数减少2个，中子数减少2个。之后，在发生次衰变的过程中，质量数不变，有个中子放出电子而变成质子（

)，故质子数增加个，中子又减少个。所以，此题的答案为：(1)p(2)2-()2例2、静止在匀强磁场中的核俘获一个速度0=7.7X10的中子而发生核反应：一若已知的速度=2.0X10其方向与反应前中子速度方向相同，求：2(1)核的速度大小；(2)设和的速度方向与磁场方向垂直，试在图中画出两粒子的运动轨迹，并求出轨道半径之比；()当转周时，转几圈。解析：(1)中子撞击锂核生成氘核和氦核过程中动量守恒：=001122可解得：=0.1X10

可解得：=0.1X10

1和r

12轨迹如图所示：()周期之比为：T=212，负号表示氘核的速度方向与0方向相反。在匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径之比为因此，如果不考虑两核间的库仑力影响，那么当转周时，转因此，如果不考虑两核间的库仑力影响，那么当转周时，转2圈。巩固练习1.卢瑟福a粒子散射实验的结果()证明了质子的存在()证明了原子核是由质子和中子组成的()说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上()说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动

.根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是：()原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内()原子中的质量均匀分布在整个原子范围内()原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内()原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内3在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是(l原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上(l正电荷在原子中是均匀分布的(l原子中存在着带负电的电子(l原子只能处于一系列不连续的能量状态中.根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后(l原子的能量增加，电子的动能减少(l原子的能量增加，电子的动能增加(l原子的能量减少，电子的动能减少(l原子的能量减少，电子的动能增加、静止的镭核发生衰变产生氡核，如果衰变过程中放出的能量都以粒子和氡核的动能的形式释放出来，那么粒的动能与氡核动能之比应是(l①重核减少Y经过若干次衰变和衰变，变成，上述过程中:个质子②重核减少①重核减少Y经过若干次衰变和衰变，变成，上述过程中:个质子②重核减少Y个中子③经过Y次衰变和次衰变、①②和③其中正确的是l、①②和③、只有①和②、只有①和③、只有②和③、只有①和③、只有②和③、下列核反应方程中，平衡的是()粒子一

中子氚核中子氚核答案:测试选择题1卢瑟福的粒子散射实验说明了下列哪些情况（）A原子内的正电荷全部集中在原子核里B原子内的正电荷均匀分布在它的全部体积上c原子内的正负电荷是一对一整齐排列的D原子内几乎全部质量都集中在原子核里2根据玻尔的原子模型，原子中电子绕核运转的半径（）、可以取任意值、可以在某一范围内取任意值、可以取一系列不连续的任意值、是一系列不连续的特定值3氢原子核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时（）、要吸收光子，电子的动能、电势能都增加、要吸收光子，电子的动能增加，电势能减少、要放出光子，电子的动能增加，电势能减小、要放出光子，电子的动能、电势能都减小、根据玻尔理论，氢原子核外电子在和的轨道上运动时,其运动的（）、轨道半径之比为、动能之比为、速度大小之比为、周期之比为、静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲轨道半径之比为，如图所示，贝u（）A粒子与反冲粒子的动量大上相等，方向相反、原来放射性元素的原子核电荷数为、反冲核的核电荷数为粒子和反冲粒的速度之比为答案与解析答案:答案:解析：卢瑟福的粒子散射实验中，少数粒子发生了大角度偏转，这是原子中带正电部分作用的结果。由于大角度偏转的粒子数极少，说明原子中绝大部分是空的，带正电部分的体积很小，带负电的电子绕核运动的向心力即是原子核对它的引力，而电子质量极小，故原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，上述选项中、正确。2答案：解析：按玻尔的原子理论：原子的能量状态对应着电子不同的运动轨道，由于原子的能量状态是不连续的，则其核外电子的可能轨道是分立的，且是特定的，故上述选项D正确。3答案：解析：氢原子核外电子由离核较远的轨道向离核较近的轨道跃迁时，原子的能量要减小，故应向外以光子形式辐射能量。又因电子的动能与其轨道半径关系为：由得，故轨道半径减小，电子的动能增大。关于电势能的变化可以从两种途径分析：一是从做功的角度分析，电子从离核较远的轨道向离核较近的轨道跃迁，核对电子的库仑引力做正功，故电势能减小，二是从原子能量变化的角度分析，原子的能量等于电子的动能和电子与原子核组成的系统的电势能之和，电子从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道后，原子的能量减小，但电子的动能增加，故电势能要减小。答案：答案:解析：玻尔的原子理论表明：氢原子核外电子绕核作匀速圆周，其向心力由原子核对它的库仑引力来提供。由：得：电子在某条轨道上运动时，电子运动的动能：电子运动的速度：得电子绕核作圆周运动的周期，上述选项A、正确。5答案：、、解析：微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即：粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反。由于释放的粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛仑兹力作用下作圆周运动。TOC\o"1-5"\h\z由得若原来放射性元素的核电荷数为Q则对粒子：；对反冲核：，由于，得，得它们的速度大小与质量成反比，故错误，上述选项正确的为、、。高考真题在卢瑟福的粒子散射实验中有少数粒子发生大角度偏转其原因是原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上正电荷在原子中是均匀分布的原子中存在着带负电的电子原子只能处于一系列不连续的能量状态中解析:卢瑟福的粒子散射实验中，少数粒子发生了大角度