【同步】高中物理鲁科版(2019)选择性必修3：第5章第1节认识原子核课件

第5章第1节认识原子核课标要求1.知道什么是放射性及放射性元素。(物理观念)2.了解三种射线的本质,知道其特点。(物理观念)3.了解原子核的组成,知道原子核的表示方法,理解原子序数、核电荷数、质量数之间的关系。(物理观念)4.了解同位素的概念。(物理观念)基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、天然放射现象的发现1.物质能自发地放出

的现象称为天然放射现象。物质放出

的这种性质,称为放射性。具有放射性的元素,称为放射性元素。

2.玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素,即

和

。

射线

射线

钋(Po)镭(Ra)二、认识三种放射线1.α射线:是高速运动的

粒子流,射出的速率可达到0.1c,α射线有很强的

作用,很容易使空气电离,使照相底片感光的作用增强,但它的

能力很弱,在空气中只能飞行几厘米,用__________________

就能将它挡住。

2.β射线:是

,射出的速率可达0.99c,穿透能力较强,能穿透几毫米厚的铝板,但

作用较弱。

3.γ射线:是波长很短的电磁波,

很强,能穿透几厘米厚的

,但电离作用很弱。

氦原子核电离穿透一张铝箔或一张薄纸高速运动的电子流电离穿透能力铅板三、质子和中子的发现1.质子的发现:1919年,卢瑟福用

轰击氮原子核发现了质子,质子是原子核的组成部分。

2.中子的发现:卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相近,但

的粒子,称为中子。查德威克利用云室进行实验验证了______

的存在,中子是原子核的组成部分。

中子α粒子

不带电四、原子核的组成1.原子核的组成:原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为

。

2.原子核的符号3.同位素:具有相同

、不同

的原子核互称同位素。例如,氢有3种同位素

。

核子质子数中子数4.核反应:在核物理学中,原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程称为核反应,用原子核符号描述核反应过程的式子称为核反应方程。核反应中,质量数和核电荷数守恒,即核反应后的质量数等于核反应前的质量数,核反应后的核电荷数等于核反应前的核电荷数。卢瑟福发现质子的核反应:

;

查德威克发现中子的核反应:

。

易错辨析

判一判(1)β射线是高速电子流,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。(

)(2)γ射线是能量很高的电磁波,电离作用很强。(

)(3)质子和中子都不带电,是原子核的组成成分,统称为核子。(

)(4)原子核的电荷数就是核内的质子数,也就是这种元素的原子序数。(

)√×提示

γ射线是能量很高的电磁波,电离作用很弱。

×提示

质子带正电。

√(5)同位素具有不同的化学性质。(

)(6)α射线实际上就是氦原子核,α射线具有较强的穿透能力。(

)×提示

同位素具有相同的化学性质。

提示

α射线具有较强的电离能力,但它的穿透能力很弱。

×即学即用

练一练以下说法正确的是(

)C.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D解析

钍核的质量数为234,质子数为90,所以A错误;铍核的质子数为4,中子数为5,所以B错误;由于同位素是指质子数相同而中子数不同,即质量数不同,因而C错误,D正确。重难探究·能力素养全提升探究一对三种射线性质的理解情境探究如图所示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?(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?要点提示

(1)说明α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电。

知识归纳α、β、γ三种射线的比较

本质不同

种类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)质量4mp(mp=1.67×10-27

kg)静止质量为零带电荷量2e-e0速率0.1c0.99cc种类α射线β射线γ射线穿透能力最弱,用一张纸就能挡住较强,能穿透几毫米厚的铝板最强,能穿透几厘米厚的铅板电离作用很强较弱很弱在电磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转应用体验能力点1

对射线性质的比较典例1

如图所示,R是一种放射性物质,虚线框内是匀强磁场B,LL'是一厚纸板,MN是荧光屏。实验时,发现在荧光屏O、P两处有亮斑,则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断,与实验相符的是(

)选项磁场方向到达O点射线到达P点射线A竖直向上β射线α射线B竖直向下α射线β射线C垂直纸面向内γ射线β射线D垂直线面向外β射线γ射线C解析

(比较法)由三种射线的本质知,γ射线在磁场中不偏转,O处亮斑为γ射线;能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为β射线,再根据偏转方向,结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向内,正确选项为C。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C解析

由三种射线的本质和性质可以判断:在放射源和计数器之间加上铝片后,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。能力点2

三种射线在电磁场中偏转情况的分析典例2

(多选)原子和原子核物理是从射线的研究开始的,如图所示,放射性元素镭衰变过程中释放α、β、γ三种射线(其中α、β速度分别为0.1c、0.99c,质量分别为4mp、,电荷量分别为+2e、-e),让三种射线分别进入匀强磁场B和匀强电场E中,下列表示射线偏转情况正确的是(

)AD解析

已知α粒子带正电,β粒子带负电,γ射线不带电,根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向,可知A、B、C、D四幅图中,α、β粒子的偏转方向都是正确的,但偏转的程度需进一步针对训练2如图所示,一天然放射性物质发出三种射线,经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。调整电场强度E和磁感应强度B的大小,使得在MN上只有a、b两个点受到射线的照射,则下面判断正确的是(

)A.射到b点的一定是α射线B.射到b点的一定是β射线C.射到b点的一定是α射线或β射线D.射到b点的一定是γ射线C解析

γ射线不带电,在电场和磁场中它都不受力的作用,只能射到a点,选项D错误。调整E和B的大小,既可以使带正电的α射线沿直线前进,也可以使带负电的β射线沿直线前进,沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡,即qE=qvB;已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多,当α粒子沿直线前进时,速度较大的β粒子向右偏转,当β粒子沿直线前进时,速度较小的α粒子也向右偏转,故选项C正确,A、B错误。探究二原子核的组成情境探究1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子,如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。(1)人们用α粒子轰击多种原子核,都打出了质子,说明了什么问题?(2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数,说明了什么问题?要点提示

(1)说明质子是原子核的组成部分。(2)说明原子核中除了质子外还有其他粒子。知识归纳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)同位素指质子数相同、中子数不同的原子核。(2)原子核内的质子数决定了核外电子的数目,进而也决定了元素的化学性质。同种元素的原子,质子数相同,核外电子数也相同,所以有相同的化学性质,但它们的中子数不同,所以它们的物理性质不同。应用体验典例3

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)若镭原子呈现中性,它核外有几个电子?答案

(1)88

138

(2)1.408×10-17C

(3)88(4)113∶114解析

(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Q=Ze=88×1.6×10-19

C=1.408×10-17

C。(3)镭原子呈中性,则核外电子数等于质子数,故核外电子数为88。

规律方法

原子核的“数”与“量”的辨析技巧(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3(2023全国甲卷)在下列两个核反应方程中X和Y代表两种不同的原子核,以Z和A分别表示X的电荷数和质量数,则(

)A.Z=1,A=1 B.Z=1,A=2C.Z=2,A=3 D.Z=2,A=4D解析

设Y的电荷数为Z1,质量数为A1,由质量数守恒和电荷数守恒得A+14=A1+17,Z+7=Z1+8,A1+7=2A,Z1+3=2Z,解得Z=2,A=4,选项D正确。学以致用·随堂检测全达标123451.关于三种射线的说法正确的是(

)A.γ射线就是中子流B.α射线有较强的穿透能力C.电离作用最强的是γ射线D.β射线是高速电子流D解析

γ射线是高频率的电磁波,它是伴随α或β衰变放出的,故A错误;三种射线中穿透能力最强的是γ射线,α射线穿透能力最弱,电离作用最强的是α射线,γ射线电离作用最弱,故B、C错误;β射线是原子核内的中子变为质子时放出的电子,是高速的电子流,故D正确。12345分别表示(

)A.4为核子数,2为中子数B.4为质子数和中子数之和,2为质子数C.4为核外电子数,2为中子数D.4为中子数,2为质子数B1234512345