全国通用版2018年高考物理大一轮复习第十二章原子与原子核第2课时原子结构与原子核课件

全国通用版2018年高考物理大一轮复习第十二章原子与原子核第2课时原子结构与原子核课件第一页，共37页。第2课时原子结构与原子核第二页，共37页。回扣教材考点扫描真题在线第三页，共37页。回扣教材·梳理知识

夯基础知识整合一、原子的核式结构1.电子的发现:英国物理学家

发现了电子.2.α粒子散射实验:1909～1911年,英籍物理学家

和他的学生进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿

的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来.3.原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的

.和几乎全部

都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转.二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1.原子核的组成:原子核是由

和中子组成的,原子核的电荷数等于核内的

.汤姆孙卢瑟福原来正电荷质量质子质子数第四页，共37页。2.天然放射现象(1)天然放射现象放射性元素

地发出射线的现象,首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现,说明

具有复杂的结构.(2)放射性和放射性元素物质发射射线的性质叫

.具有放射性的元素叫

元素.(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(4)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.自发原子核放射性放射性αβγ天然人工示踪原子第五页，共37页。3.原子核的衰变(1)衰变:原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种

的变化称为

的衰变.(3)半衰期:放射性元素的原子核有

发生衰变所需的时间.半衰期由原子核内部自身的因素决定,跟原子所处的

、

无关.原子核原子核半数物理化学状态第六页，共37页。三、核力与核能1.核力(1)含义:原子核里的

间存在互相作用的核力,核力把核子紧紧地束缚在核内,形成稳定的原子核.(2)特点:核力是

的一种表现;核力是短程力,作用范围在1.5×10-15m之内;每个核子只跟

的核子发生核力作用.2.核能(1)结合能:把构成原子核而结合在一起的

分开所需的能量.(2)质能方程: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E=

.核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应减少,即ΔE=

.核子强相互作用(强力)邻近核子mc2Δmc2第七页，共37页。四、获得核能的途径1.重核裂变(1)定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数

的原子核的过程.2.轻核聚变(1)定义:两个轻核结合成质量

的核的反应过程.(2)特点:平均每个核子放出的能量比裂变反应中平均每个核子放出的能量大3～4倍;聚变反应比裂变反应更剧烈;对环境污染较小;自然界中聚变反应原料丰富.较小较大第八页，共37页。问题思考1.铀238核放出一个α粒子后,成为一个新核钍234核,钍234核也具有放射性,它能放出一个β粒子而变为镤234核,衰变后情景如图所示.选修3-5P70图19.2-1选修3-5P70图19.2-2第九页，共37页。(1)写出铀238的α衰变方程,α射线是什么物质?(2)写出钍234的β衰变方程,β射线是什么物质?(3)已知钍234的半衰期是24天,1g钍经过48天后还剩多少?(3)0.25g第十页，共37页。2.用中子轰击铀235的实验中发现,生成物中有钡和氪,同时放出3个中子,其示意图如图所示.选修3-5P83图19.6-1第十一页，共37页。(1)写出铀核裂变为钡和氪的核反应方程.(2)已知铀核、钡核、氪核和中子的质量分别为m1,m2,m3和m4,求这个核反应中的质量亏损Δm.(3)求这个核反应中释放的核能ΔE(用第(2)问中的字母表示).(2)质量亏损Δm=(m1+m4)-(m2+m3+3m4)=m1-m2-m3-2m4.(3)释放的核能ΔE=Δmc2=(m1-m2-m3-2m4)c2.答案:见解析第十二页，共37页。考点扫描·重点透析

通热点考点一原子的核式结构要点透析1.汤姆孙原子模型原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原子球体中,而带负电的电子则一粒粒镶嵌在球内.2.α粒子散射实验(1)实验装置:如图所示.(2)实验结果:α粒子穿过金箔后,绝大多数沿原来方向前进,少数发生较大角度偏转,极少数偏转角度大于90°,甚至被弹回.第十三页，共37页。3.α粒子散射实验结果分析(1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变.(2)汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射.(3)绝大多数α粒子沿直线穿过金箔,说明原子中绝大部分是空的;少数α粒子发生较大角度偏转,反映了原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷;极少数α粒子甚至被“撞了回来”,反映了个别α粒子正对着质量比α粒子大得多的物体运动时,受到该物体很大的斥力作用.第十四页，共37页。典例突破〚核心点拨〛α粒子散射的原因是α粒子与原子核之间的库仑力作用的结果,在此过程中,电场力做功导致动能与电势能之间的转化.解析:由α粒子散射实验的结果可知,绝大多数α粒子经过金箔后,仍沿原来的方向前进,选项A错误;α粒子在接近原子核的过程中,库仑力做负功,动能减少,电势能增加,选项B错误;α粒子离开原子核的过程中,库仑力做正功,动能增大,电势能减小,选项C错误;当α粒子靠近原子核运动时,α粒子的动能转化为电势能,达到最近距离时,动能全部转化为电势能,可以估算出原子核的大小,选项D正确.答案:D【例1】(2016·云南昆明调研)关于α粒子散射实验,下列说法正确的是()A.绝大多数α粒子经过金箔后,发生了角度不太大的偏转B.α粒子在接近原子核的过程中,动能减少,电势能减少C.α粒子离开原子核的过程中,动能增大,电势能增大D.对α粒子散射实验的数据进行分析,可以估算出原子核的大小第十五页，共37页。α粒子散射实验的原因α粒子通过金箔后发生散射的原因是α粒子与金原子核之间的库仑斥力,两者靠的越近库仑力越大,偏转角越大,离的越远库仑力越小,偏转角越小.误区警示第十六页，共37页。1.导学号

00622810[α粒子散射实验现象](2016·武汉质检)在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看做静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是()即时巩固解析:金箔中的原子核与α粒子都带正电,α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用,选项A,D错误;由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件,可知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方,选项B错误,C正确.C第十七页，共37页。解析:玻尔的理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱的实验规律,选项A正确;卢瑟福的α粒子散射实验说明原子中绝大部分是空的;α粒子受到较大的库仑力作用;α粒子在原子中碰到了比它质量大得多的东西,否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”,但也不能说明原子内部存在带负电的电子,也不能解释原子的稳定性,选项B,C错误,D正确.2.[玻尔原子模型及α粒子散射实验](2016·山东威海质检)(多选)关于原子结构,下列说法正确的是()A.玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律B.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性C.卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子D.卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”AD第十八页，共37页。考点二原子核的衰变规律要点透析1.衰变规律及实质(1)两种衰变的比较(2)γ射线:γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的,其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中,蕴藏在核内的能量会释放出来,使产生的新核处于高能级,这时它要向低能级跃迁,能量以γ光子的形式辐射出来.第十九页，共37页。式中N原,m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余,m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期.第二十页，共37页。典例突破第二十一页，共37页。答案:BCD第二十二页，共37页。反思总结半衰期的三点提醒(1)半衰期是一个统计规律,对少数原子核不适用.(2)原子核质量减少一半与原子核有半数发生衰变概念不同.(3)半衰期的大小是由原子核内部自身因素决定的,与外部条件无关.第二十三页，共37页。即时巩固1.[三种射线](2016·江苏无锡质检)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表示γ射线,③表示α射线B.②表示β射线,③表示α射线C.④表示α射线,⑤表示γ射线D.⑤表示β射线,⑥表示α射线C解析:α射线是高速氦核流,带正电,垂直进入匀强电场后,受电场力作用向右(负极板一侧)偏转,β射线是高速电子流,带负电,应向左(正极板一侧)偏转,γ射线是高频电磁波,不带电,不偏转,选项A,B错误;射线垂直进入匀强磁场,根据左手定则判定选项C正确,D错误.第二十四页，共37页。2.导学号

00622811[半衰期的计算](2016·安徽江南十校联考)应用放射性元素的衰变规律,可以测定矿石、地层的生成年代.已知238U半衰期为4.5×109年,假设某种矿石中一个238U衰变后最终形成一个稳定的206Pb,且矿石在形成的时候不含206Pb.现对该矿石检测时发现其中含有的238U和206Pb的原子个数的比值是1∶7,则该矿石的年龄为()A.4.5×109年 B.9×109年C.13.5×109年 D.18×109年C第二十五页，共37页。3.[放射现象及衰变](2014·全国Ⅰ卷,35)(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是()A.所有元素都能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.α,β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强E.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线BCD解析:原子序数大于或等于83的元素,都能发生衰变,A错误;放射性、半衰期都与元素所处的物理、化学状态无关,B,C正确;三种射线α,β,γ穿透能力依次增强,D正确;原子核发生α或β衰变时常常伴随γ光子放出,但同一原子核不会同时发生α,β衰变,E错误.第二十六页，共37页。考点三核反应方程核能的计算1.核反应的四种类型第二十七页，共37页。2.核反应方程式的书写(2)掌握核反应方程遵守的规律,由于核反应不可逆,所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向.(3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒.3.核能(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应减少,即ΔE=Δmc2.(2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量ΔE=Δmc2.(3)结合能:原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能.比结合能:是结合能与核子数的比值,比结合能越大,原子核越稳定.第二十八页，共37页。(4)核能释放的两种途径①较重的核分裂为中等质量大小的核;②较轻的核结合成质量较重的核,核子的比结合能都会增加,都可以释放核能.(5)核能的计算方法①根据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”.②根据ΔE=Δm×931.5MeV计算.计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”.第二十九页，共37页。典例突破【例3】(多选)关于原子核的结合能,下列说法正确的是()A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能〚核心点拨〛核反应是释放能量还是吸收能量,从计算角度看是质量亏损还是质量增加,即核子平均质量的变化,但其实质是其比结合能的变化,比结合能增加释放能量,比结合能减小吸收能量.解析:原子核分解成自由核子时需要的最小能量就是原子核的结合能,选项A正确;重原子核在衰变过程中释放能量,衰变产物更稳定,即衰变产物的比结合能更大,衰变前后核子数不变,因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能,选项B正确;铯原子核的核子数少,因此其结合能小,选项C正确;比结合能越大的原子核越稳定,选项D错误.答案:ABC第三十页，共37页。方法总结原子核稳定程度的判断方法(1)利用比结合能判断: