物理成才之路選修35-191課件

本章從天然放射現(xiàn)象入手，通過(guò)研究三種射線(α射線、β射線、γ射線)的性質(zhì)及來(lái)源，揭示原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的，盧瑟福揭示了原子核是由質(zhì)子、中子組成的．本章學(xué)習(xí)過(guò)程中要掌握九個(gè)概念、一個(gè)規(guī)律、三個(gè)方程、一個(gè)現(xiàn)象、兩個(gè)發(fā)現(xiàn)、兩個(gè)演化．九個(gè)概念：同位素、衰變、半衰期、核反應(yīng)、核力、結(jié)合能、裂變、聚變、夸克．一個(gè)規(guī)律：原子核的衰變規(guī)律．三個(gè)方程：α衰變方程、β衰變方程、質(zhì)能方程．一個(gè)現(xiàn)象：天然放射現(xiàn)象．兩個(gè)發(fā)現(xiàn)：中子的發(fā)現(xiàn)、質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)．兩個(gè)演化：宇宙的演化、恒星的演化．本章從內(nèi)容上可分為三個(gè)單元，第一單元(第1～2節(jié))揭示了原子核的組成及衰變，第二單元(第3～4節(jié))介紹了射線的探測(cè)及應(yīng)用與防護(hù)，第三單元(第5～8節(jié))主要講述了原子能及其利用．本章的重點(diǎn)：原子核的組成、天然放射現(xiàn)象、三種射線、衰變和半衰期、核能、裂變、聚變等．難點(diǎn)：對(duì)半衰期概念的準(zhǔn)確理解及愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程及其應(yīng)用．●學(xué)法指導(dǎo)在學(xué)習(xí)本章前，應(yīng)首先復(fù)習(xí)有關(guān)磁場(chǎng)的基本知識(shí)、愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程、四種基本相互作用等知識(shí)．學(xué)好本章要抓住以原子核的結(jié)構(gòu)為核心的知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，掌握各知識(shí)點(diǎn)的具體內(nèi)容，從現(xiàn)象中總結(jié)出規(guī)律，提出科學(xué)假設(shè)，再用實(shí)驗(yàn)、理論驗(yàn)證各相關(guān)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，這是學(xué)習(xí)物理知識(shí)的科學(xué)方法，這樣可以全面系統(tǒng)地掌握本章內(nèi)容．通過(guò)直接感知的現(xiàn)象推測(cè)、總結(jié)直接感知的事實(shí)，這是物理學(xué)中常用的研究方法，在學(xué)習(xí)過(guò)程中要注意貫徹始終．●考綱要求1919年盧瑟福用鐳放射出的α粒子轟去氮原子核，從氮核中打出了一種新的粒子(如圖所示)，叫質(zhì)子．原子核只由質(zhì)子組成嗎？1．放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：

、

、

．2．三種射線在磁場(chǎng)中的軌跡不同(如圖所示)，其中1是

射線，2是

射線，3是

射線．3．原子核是由

和

組成的，質(zhì)子帶

，中子

，質(zhì)子、中子統(tǒng)稱為

，原子核常用符號(hào)

表示．α射線β射線γ射線βγα質(zhì)子中子正電不帶電核子(1)發(fā)現(xiàn)者：1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾(2)鈾和含鈾的礦物質(zhì)都能夠發(fā)出看不見(jiàn)的射線，這種射線可以使包在黑紙里的照相底片感光．物體放射出射線的性質(zhì)叫做放射性．(3)具有放射性的元素叫做放射性元素．放射性并不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于或等于84的所有元素，都能自發(fā)地放出射線，原子序數(shù)小于84的元素，有的也具有放射性，元素這種自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象，現(xiàn)在用人工的方法也可以制造放射性同位素．特別提醒：如果一種元素具有放射性，那么不論它是以單質(zhì)的形式存在，還是以某種化合物的形式存在，放射性都不受影響．也就是說(shuō)，放射性與元素存在的狀態(tài)無(wú)關(guān)，放射性僅與原子核有關(guān)．因此，原子核不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子核也存在著一定結(jié)構(gòu).(1)研究方法：讓放射線通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)研究其性質(zhì)用勻強(qiáng)電場(chǎng)分離時(shí)，α射線偏離較小，β射線偏離較大，γ射線不偏離，如圖所示；用勻強(qiáng)磁場(chǎng)分離時(shí)，α射線偏轉(zhuǎn)半徑較大，β射線偏轉(zhuǎn)半徑較小，γ射線不偏轉(zhuǎn)，如圖所示．(2)各種射線的性質(zhì)、特性①α射線：盧瑟福經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，α粒子帶兩個(gè)單位正電荷，質(zhì)量數(shù)為4，即α粒子是氦核，其速度是光速的1/10，有較大的動(dòng)能．特性：貫穿本領(lǐng)小，但電離作用強(qiáng)，能使沿途中的空氣電離．②β射線：貝克勒爾證實(shí)，β射線是電子流，其速度可達(dá)光速的99%.特性：貫穿本領(lǐng)大，能穿透黑紙，甚至穿透幾毫米厚的鋁板，但電離作用較弱．③γ射線：是一種波長(zhǎng)很短的電磁波——光子流，是能量很高的電磁波，波長(zhǎng)λ<10－10m.特征：貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板．但電離作用最弱．(3)三種射線的比較特別提醒：β射線的電子是從原子核中放出來(lái)的，并不是從原子核外的電子中放出來(lái)的．(2010·石家莊市第一中學(xué)高二檢測(cè))放射性元素衰變時(shí)放出三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是(

)A．α射線，β射線，γ射線B．γ射線，β射線，α射線C．γ射線，α射線，β射線D．β射線，α射線，γ射線答案：B1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)①1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮，結(jié)果從氮核中打出了一種粒子，并測(cè)定了它的電荷量與質(zhì)量，知道它是氫原子核，把它叫做質(zhì)子(p)，后來(lái)人們又從其他原子核中打出了質(zhì)子，故確定質(zhì)子是原子核的組成部分．②質(zhì)子帶正電荷，電荷量與一個(gè)電子所帶電荷量相等，質(zhì)子的質(zhì)量為mp＝1.6726231×10－27kg2．中子的發(fā)現(xiàn)①盧瑟福的預(yù)言1920年盧瑟福提出了一種大膽的猜想：原子核內(nèi)除了質(zhì)子外，還存在一種質(zhì)量與質(zhì)子的質(zhì)量大體相等但不帶電的粒子，并認(rèn)為這種不帶電的中性粒子是由電子進(jìn)入質(zhì)子后形成的．②查德威克的發(fā)現(xiàn)查德威克驗(yàn)證了他的老師盧瑟福12年前的預(yù)言，原子核中確實(shí)存在著中性的、質(zhì)量幾乎與質(zhì)子相同的粒子，并把它叫做中子(n)．③中子的質(zhì)量為mn＝1.6749286×10－27kg.(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，組成原子核的質(zhì)子和中子通稱為核子．(2)質(zhì)子帶一個(gè)單位的正電荷，中子不帶電，質(zhì)子和中子質(zhì)量幾乎相等，都等于一個(gè)質(zhì)量單位．(3)核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù)．特別提醒：①核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)．②電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(shù)．③質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)整數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)．以下說(shuō)法中正確的是 (

)A．原子中含有帶負(fù)電的電子，所以原子帶負(fù)電B．原子核中的質(zhì)子數(shù)，一定與核外電子數(shù)相等C．用粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分D．絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于核電荷數(shù)跟質(zhì)子電荷數(shù)之比，因此原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子答案：CD解析：原子中除了帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的質(zhì)子，故A錯(cuò)．對(duì)于中性原子來(lái)說(shuō)，原子核中的質(zhì)子數(shù)才跟核外電子數(shù)相等，故B錯(cuò)．正是用α粒子轟擊原子核的實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確．因?yàn)榻^大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于核電荷數(shù)跟質(zhì)子電荷數(shù)之比，才確定原子核內(nèi)必還有別的中性粒子，故D正確．故正確答案為CD.將α、β、γ三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，如下圖表示射線偏轉(zhuǎn)情況中正確的是(

)解析：已知α粒子帶正電，β粒子帶負(fù)電，γ射線不帶電，根據(jù)正、負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力方向和正、負(fù)電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力方向，可知A、B、C、D四幅圖中，α、β粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的，但偏轉(zhuǎn)的程度需進(jìn)一步判斷．答案：AD點(diǎn)評(píng)：知道α、β的帶電性及γ的不帶電性，就能準(zhǔn)確判斷出α、β、γ在磁場(chǎng)及電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)軌跡．

(2009蘭州高二檢測(cè))如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說(shuō)法中正確的有 (

)A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是β射線、γ射線和α射線B．α射線和β射線的軌跡都是拋物線C．α射線和β射線的軌跡都是圓弧D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則屏上的亮斑可能只剩下b答案：AC解析：由左手定則可知粒子向右射出后，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中α粒子受的洛倫茲力向下，β粒子受的洛倫茲力向上，軌跡都是圓?。捎讦亮Ｗ铀俣燃s是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場(chǎng)中不可能都做直線運(yùn)動(dòng)，選A、C兩項(xiàng).解析：原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的，原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和．由此可得：(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.(2)鐳核所帶電荷量Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.41×10－17C(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88.(4)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為洛倫茲力，故有答案：見(jiàn)解析點(diǎn)評(píng)：核電荷數(shù)與原子核的電荷量是不同的，組成原子核的質(zhì)子的電荷量都是相同的，所以原子核的電荷量一定是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍，我們把核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫核電荷數(shù)，而這些質(zhì)子所帶電荷量的總和才是原子核的電荷量．本題容易把電荷數(shù)誤認(rèn)為是原子荷的電荷量而造成錯(cuò)解．有J、K、L三種原子核，已知J、K的核子數(shù)相同，K、L的質(zhì)子數(shù)相同，試完成下列表格.答案：

如圖所示，是利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置，假如放射源能放射出α、β、γ三種射線，而根據(jù)設(shè)計(jì)，該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的________射線對(duì)控制厚度起主要作用．當(dāng)探測(cè)接收器單位時(shí)間內(nèi)接收的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將會(huì)通過(guò)自動(dòng)裝置將M、N

兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)________一些．解析：α射線不能穿過(guò)3mm厚的鋁板，γ射線又很容易穿過(guò)3mm厚的鋁板，基本不受鋁板厚度的影響，而β射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會(huì)