第1节　认识原子核　

第5章原子核与核能第1节认识原子核核心素养导学物理观念(1)了解放射性现象和放射性元素。(2)知道三种射线的特性。(3)了解原子核的组成，会正确写出原子核的符号。(4)知道同位素的概念及在生产生活中的应用。科学思维三种射线的本质、特点及应用。科学探究(1)了解探究质子和中子在发现过程中运用的物理原理。(2)探究三种放射线的穿透能力。科学态度与责任通过对原子核结构的探究，感悟探索微观世界的研究方法，强化证据意识和推理能力。一、天然放射现象的发现认识三种放射线1．天然放射现象的发现(1)发现：1896年，___________发现铀盐能自发地放出某种看不见的射线，这种射线能穿透黑纸，使照相底片感光。(2)天然放射现象：物质能_________放出射线的现象。(3)放射性：物质放出______的性质。(4)放射性元素：具有________的元素。贝可勒尔自发地射线放射性2．认识三种射线(1)α射线：α射线是高速运动的____________

(He)粒子流，很容易使空气_____，穿透能力很____，一张_____或一张_____就能将它挡住。(2)β射线：β射线是高速运动的______

(－

e)流，电离作用较_____，穿透能力较____，能穿透________厚的铝板。(3)γ射线：γ射线是波长很短的_______，电离作用很____，穿透能力很____，能穿透________厚的铅板。氦原子核电离弱铝箔薄纸电子弱强几毫米电磁波弱强几厘米二、质子和中子的发现原子核的组成1．质子的发现(1)为了探测原子核的结构，1919年，_________做了用α粒子轰击氮原子核的实验，发现了______。(2)发现质子的核反应方程为

He＋

N―→__________。2．中子的发现(1)卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为______。1932年，查德威克利用_____进行实验，证明了中子的存在。(2)发现中子的核反应方程为

He＋

Be―→_____________。卢瑟福质子中子云室3．原子核的组成(1)组成：原子核由_____和_____组成。_____和______统称为核子，它们的质量几乎相等。(2)原子核的质量和质量数：原子核的质量等于核内_____和______的质量之和，近似等于核子质量的______倍。通常用这个整数代表原子核的_________，称为原子核的________，质量数等于核子数。(3)核电荷数：原子核的电荷数简称__________，等于原子核内的______数，也等于原子核外的______数，并且核电荷数就是元素周期表中的_________。质子中子质子中子质子中子整数相对质量核电荷数质子电子原子序数质量数质子中子质子4．同位素(1)同位素：具有相同________、不同________的原子核互称同位素。(2)因为具有相同的质子数，所以同位素是同一种元素；因为原子核内中子数不同，所以同位素的质量数不同；又因为原子核外电子数相同，所以同位素的化学性质相同。(3)氢的同位素：氕(

H)、_____

(

H)和____

(H)质子数中子数氘氚5．核反应与核反应方程(1)核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生___________的过程。(2)核反应方程：用原子核符号描述____________的式子。1.

1896年，法国物理学家贝克勒尔首先发现了天然放射现象。(1)贝克勒尔是根据什么发现的天然放射现象？(2)贝克勒尔以后又是谁发现了两种更强的放射性元素？提示：(1)贝克勒尔是根据铀和含铀的矿物质能使用黑纸包住的照相底片感光，发现了天然放射现象。(2)后来玛丽·居里和她丈夫皮埃尔·居里发现了钋、镭两种放射性元素。新原子核核反应过程2．1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮原子核中打出了一种新的粒子——质子。以后，人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核中都打出了质子，由此断定，质子是原子核的组成部分。绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的相应比值。卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫作中子。1932年，卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了这个猜想。请对以下说法作出判断：(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子。

()(2)原子核的电荷数等于核内的质子数，也就是这种元素的原子序数。

()(3)同位素具有不同的化学性质。

()(4)原子核的电荷数就是原子核所带的电荷量。

()(5)原子核的质量数就是原子核内质子和中子的总质量。

()×√×××新知学习(一)|三种射线的特征[任务驱动]如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图。(1)α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转说明了什么？提示：说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电。(2)α粒子的速度约为β粒子速度的十分之一，但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明什么问题？提示：说明α射线比荷小于β射线的比荷。

[重点释解]1．三种射线的比较如表所示贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，能穿透几毫米的铝板最强，能穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光续表2．三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较(1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图甲所示。(2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图乙所示。3．元素的放射性如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关。因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构。[典例体验][典例]

(多选)将α、β和γ三种射线分别垂直射入匀强磁场和匀强电场，假设α粒子与β粒子速度相同，则下列表示射线偏转情况的图像中正确的是

(

)/方法技巧/三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，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，属电磁波的一种。(2)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)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。

[针对训练]1.

如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是 (

)A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源

D．纯γ放射源解析：在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正确。答案：C

2．α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半，所需铝板的厚度分别为0.0005cm、0.05cm和8cm。工业部门可以使用射线来测厚度。如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5cm，请推测测厚仪使用的射线是 (

)A．α射线 B．β射线C．γ射线

D．可见光解析：根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能力最强，穿透能力最弱，钢板厚度控制为5cm，则α、β射线均不能穿透，而γ射线可以穿透，为了能够准确测量钢板的厚度，探测射线应该用γ射线；随着轧出的钢板越厚，透过的射线越弱，而轧出的钢板越薄，透过的射线越强，故A、B、D错误，C正确。答案：C

新知学习(二)|原子核的组成与数量关系[重点释解]1．原子核的大小、组成和同位素2．对核子数、电荷数、质量数的理解(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫作核子数。(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数。(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫作原子核的质量数。[典例体验][典例]已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？[解析]

(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数Z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：Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C。(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。[答案]

(1)88

138

(2)1.41×10－17C

(3)88/方法技巧/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，核内的质子数叫作核电荷数，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和叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和。

[针对训练]1．下列关于原子核的相关说法中正确的是

(

)答案：A

答案：ACD

新知学习(三)|核反应方程的书写[重点释解]核反应方程的书写规则(1)核反应方程必须遵守电荷数守恒和质量数守恒。(2)核反应方程中的箭头“―→”表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号。(3)写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据的编造。[典例体验][典例]以下是物理学史上3个著名的核反应方程x、y和z是3种不同的粒子，其中z是 (

)A．α粒子 B．质子C．中子

D．电子[答案]

C/方法技巧/书写核反应方程时应注意以下三点(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空编造。(3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化。

[针对训练]答案：D答案：A一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养

物理观念——三种射线的认识1．(选自人教版新教材课后练习)一个验电器带正电，因为空气干燥，验电器金属箔的张角能维持很长的时间。现有一束α射线射向这个验电器上端的金属球，验电器金属箔的张角将会怎样变化？为什么？提示：因为α粒子能使空气电离，故验电器金属箔张角会减小。

科学思维——中子的发现过程2．(选自粤教版新教材课后练习)1932年，查德威克用一种中性粒子流轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核(质子)和氮核，其测量出被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子。查德威克认为，原子核的热运动速度远小于中性粒子的速度而可以忽略不计；被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的，其中速率最大的应该是弹性正碰的结果。实验中测得被碰氢核的最大速度为vH＝3.30×107m/s，被碰氮核的最大速度为vN＝4.50×106m/s，其中已知mN＝14mH。请根据查德威克的实验数据，推导出中性粒子(中子)的质量m与氢核的质量mH的关系。(结果保留三位有效数字)二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值1．(多选)用γ刀治疗脑肿瘤时不用麻醉，病人清醒，时间短，据报道，我国自主研发的旋式γ刀性能较好。γ刀治疗脑肿瘤主要是利用

(

)A．γ射线具有很强的穿透本领B．γ射线具有很强的电离作用C．γ射线具有很高的能量D．γ射线能很容易地绕过阻碍物到达目的地解析：γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很弱，波长很短，不易发生衍射，不会很容易地绕过阻碍物，但穿透物质的本领极强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，A、C正确，B、D错误。答案