高中物理第十九章原子核1原子核的組成課件新人教版選修3-

第十九章原子核1原子核的組成1.天然放射現(xiàn)象：

(1)天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年，法國物理學家_________發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能發(fā)出看不見的射線，這種射線可使被黑紙包裹的照相底版_____。(2)放射性和放射性元素。①放射性：物質(zhì)_________的性質(zhì)。②放射性元素：具有_______的元素。③原子序數(shù)大于或等于83的元素，都是_______元素，原子序數(shù)小于83的元素有的也具有放射性。(3)天然放射性元素：能_______發(fā)出射線的放射性元素。課前自主學習貝可勒爾感光發(fā)射射線放射性放射性自發(fā)地2.三種射線：任務驅(qū)動α、β、γ三種射線的穿透能力大不相同，如圖所示，用紙板、鋁板、鉛板擋住的分別是什么射線？提示：α、β、γ。(1)α射線實際上就是_________，速度可達光速的，其_____能力強，_____能力較差，在空氣中只能前進幾厘米，用_______就能把它擋住。

(2)β射線是高速_______，它速度很大，可達光速的99%，它的_____能力較弱，穿透能力較強，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的_____。

(3)γ射線呈電中性，是能量很高的_______，它的_____作用更小，但穿透能力更強，甚至能穿透幾厘米厚的_____和幾十厘米厚的混凝土。氦原子核電離穿透一張紙電子流電離鋁板電磁波電離鉛板3.原子核的組成：(1)質(zhì)子：質(zhì)子是_______用α粒子轟擊氮核時發(fā)現(xiàn)的一種新的帶正電的粒子。(2)中子：原子核內(nèi)存在著一種_____與質(zhì)子非常接近，但是不帶電的粒子，這種粒子叫作中子。中子是由_________發(fā)現(xiàn)的。(3)核子：質(zhì)子和中子除了是否帶電的差異以及質(zhì)量上的微小差別外，其余性質(zhì)十分相似，而且都是_______的組成成分，統(tǒng)稱為核子。盧瑟福質(zhì)量查德威克原子核(4)原子核的符號。4.同位素：(1)定義：具有相同_______而_______不同的原子，在元素周期表中處于_____位置，因而互稱同位素。例如，氫有三種同位素：___(通常所說的氫)，氘(也叫重氫)，氚(也叫超重氫)，符號分別是_____________。碳有兩種同位素，符號分別是__________。(2)性質(zhì)：原子核的_____數(shù)決定了核外_______，也決定了電子在核外的分布情況，從而決定了這種元素的化學性質(zhì)，因而同種元素的同位素具有相同的_____性質(zhì)。質(zhì)子數(shù)中子數(shù)同一電子數(shù)氕質(zhì)子化學小題快練1.人們是通過下列什么物理事實知道了原子核有復雜的結(jié)構(gòu)的 (

)射線的發(fā)現(xiàn) 粒子散射實驗C.電子的發(fā)現(xiàn) D.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)【解析】選D。天然放射現(xiàn)象說明了原子核有復雜的結(jié)構(gòu)。2.(多選)下列說法正確的是 (

)射線粒子和電子是兩種不同的粒子B.紅外線的波長比X射線的波長長粒子不同于氦原子核射線的貫穿本領比α粒子強【解析】選B、D。α射線粒子是氦原子核，β射線粒子是電子，γ射線是電磁波，因此A、C都不對。在這三種射線中，γ射線貫穿本領最強，其次是β射線，α射線最弱，因此D正確。在電磁波譜中，按波長由長到短的順序依次是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，因此B正確。3.氫有三種同位素分別為氕()、氘()、氚()，下列說法正確的是 (

)A.它們的質(zhì)子數(shù)相同B.它們的質(zhì)量數(shù)相同C.它們的核子數(shù)相同D.它們的中子數(shù)相同【解析】選A。同位素的質(zhì)子數(shù)相同，核電荷數(shù)相同，中子數(shù)不同、質(zhì)量數(shù)不同、核子數(shù)不同，選項A正確。課堂合作探究主題一射線的本質(zhì)和特性的確定

【問題探究】1.天然放射現(xiàn)象使人們認識到原子核是有結(jié)構(gòu)的，為什么說射線來自原子核的內(nèi)部？為什么說原子核是可分的，是有結(jié)構(gòu)的？提示：因為實驗發(fā)現(xiàn)，任何一種具有放射性的元素，無論它是以單質(zhì)形式存在還是以化合物形式存在，都具有放射性，而且放射性的強度也不受溫度、外界壓強的影響。由于元素的化學性質(zhì)取決于原子的核外電子，這說明射線與核外電子無關，也就是說射線來自原子核的內(nèi)部，從而說明原子核是可分的，是有結(jié)構(gòu)的。2.怎樣用磁場和電場對電荷作用力的方向來確定射線的電性？提示：把放射源放入由鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細細的一束。在射線經(jīng)過的空間施加磁場，發(fā)現(xiàn)射線如圖甲所示：①射線分成三束，射線在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，受到力的作用，這個力是洛倫茲力，說明其中的兩束射線是帶電粒子。②根據(jù)感光的位置和左手定則可以知道，帶正電的射線向左偏轉(zhuǎn)，這種射線叫α射線；帶負電的射線向右偏轉(zhuǎn)，這種射線是β射線；不偏轉(zhuǎn)的是γ射線。③帶電粒子在電場中要受電場力的作用，可以加一偏轉(zhuǎn)電場來判斷三種射線的帶電性質(zhì)，如圖乙所示。3.結(jié)合下表探究三種射線的組成和特性。射線種類組成速度貫穿本領電離作用α射線α粒子是_________約c很小，一張_____就能擋住_____β射線β粒子是高速_______接近c很大，能穿過幾毫米厚的__________γ射線波長很短的_______等于c最大，能穿過幾厘米厚的__________氦原子核薄紙很強電子流鋁板較弱電磁波鉛板很小【探究總結(jié)】1.射線來自原子核內(nèi)部，證明原子核是有結(jié)構(gòu)的。2.三種射線在電場或磁場中的運動特點：(1)γ射線不偏轉(zhuǎn)：γ射線不論在電場還是磁場中，總是做勻速直線運動，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)α射線和β射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)特點：在勻強磁場中，α和β粒子沿相反方向做勻速圓周運動，且同樣條件下，β粒子的軌道半徑小，偏轉(zhuǎn)大。(3)α射線和β射線在電場中的偏轉(zhuǎn)特點。①在勻強電場中，α和β粒子沿相反方向做類平拋運動，且在同樣的條件下，β粒子的偏移量大。②如果電場和磁場方向未知，也可以由偏轉(zhuǎn)的大小情況區(qū)分射線的種類。3.射線的本質(zhì)和特性：(1)種類：α、β、γ三種射線。(2)組成：分別由氦核、電子和高能量的光子組成。(3)特性：分別表現(xiàn)在速度、貫穿能力和電離作用三個方面的不同。【典例示范】如圖所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進入勻強磁場和勻強電場中，下列說法正確的是 (

)A.①④表示α射線，其射出速度最慢但電離能力最弱B.②⑤表示γ射線，其穿透能力和電離能力都很強C.②⑤表示γ射線，是由原子核內(nèi)釋放出來的高頻電磁波D.③⑥表示β射線，是高速電子流，可以穿透幾毫米厚的鋁板【解題指南】明確α射線、β射線及γ射線的本質(zhì)特征，并能準確判斷它們在電場和磁場中的受力情況，這是解決這類題目的關鍵?！窘馕觥窟xC。α射線是高速氦核流，一個α粒子帶兩個正電荷，根據(jù)左手定則，α射線受到的洛倫茲力向左，故①是α射線；射出速度最慢但電離能力最強。β射線是高速電子流，帶負電荷，根據(jù)左手定則，β射線受到的洛倫茲力向右，故③是β射線，其為高速電子流，能穿透幾毫米厚的鋁板。γ射線是γ光子，是中性的，故在磁場中不受磁場的作用力，軌跡不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故②是γ射線，其為高頻電磁波。α射線實質(zhì)為氦核，帶正電，β射線為電子流，帶負電，γ射線為高頻電磁波，根據(jù)電荷所受電場力特點可知：④為β射線，⑤為γ射線，⑥為α射線，綜上所述可知，C正確，A、B、D錯誤。【技法指導】三種射線的比較方法(1)α射線是α、β、γ三種射線中貫穿本領最弱的一種，它穿不過黑紙。(2)要知道三種射線的成分、貫穿本領和電離本領。(3)要知道α、β、γ三種射線的本質(zhì)，α、β是實物粒子，γ射線是電磁波譜中的一員。【探究特訓】1.(多選)關于放射性元素發(fā)出的三種射線，下列說法正確的是 (

)射線就是氫原子核，它的穿透本領很強射線是電子流，其速度接近光速射線是一種頻率很高的電磁波，它可以穿過幾厘米厚的鉛板D.三種射線中，α射線的電離本領最弱，γ射線的電離本領最強【解析】選B、C。α射線是高速He核流，帶正電，它的穿透本領很弱，A錯誤；β射線是高速電子流，其速度接近光速，B正確；γ射線是波長很短、頻率很高的電磁波，它可以穿過幾厘米厚的鉛板，C正確；α、β、γ三種射線中穿透能力最強的是γ射線，α射線穿透能力最弱，一張厚的黑紙可以擋住α射線，電離能力最強的是α射線，γ射線電離能力最弱，D錯誤。2.如圖所示，R是一種放射性物質(zhì)，虛線框內(nèi)是勻強磁場B，LL′是一厚紙板，MN是熒光屏。實驗時，發(fā)現(xiàn)在熒光屏O、P兩處有亮斑，則下列關于磁場方向、到達O點的射線、到達P點的射線的判斷，與實驗相符的是 (

)【解析】選C。(比較法)由三種射線的本質(zhì)知，γ射線在磁場中不偏轉(zhuǎn)，O處亮斑為γ射線；能穿過厚紙板且在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線為β射線，再根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向，結(jié)合左手定則可知磁場方向垂直紙面向內(nèi)，正確選項為C。磁場方向到達O點射線到達P點射線A豎直向上β射線α射線B豎直向下α射線β射線C垂直紙面向內(nèi)γ射線β射線D垂直紙面向外β射線γ射線【補償訓練】

(多選)天然放射性物質(zhì)的放射線包括三種成分，下列說法正確的是 (

)A.一張厚的黑紙能擋住α射線，但不能擋住β射線和γ射線B.某原子核在放出γ射線后會變成另一種元素的原子核C.三種射線中對氣體電離作用最強的是α射線粒子是電子，但不是原來繞核旋轉(zhuǎn)的核外電子【解析】選A、C、D。由三種射線的本質(zhì)和特點可知，α射線貫穿本領最弱，一張黑紙都能擋住，而擋不住β射線和γ射線，故A正確；γ射線是伴隨α、β衰變而產(chǎn)生的一種電磁波，不會使原核變成新核，故B錯誤；三種射線中α射線電離作用最強，故C正確；β粒子是電子，來源于原子核，故D正確。主題二原子核的組成【問題探究】1.質(zhì)子是怎么發(fā)現(xiàn)的？它有什么特點？提示：(1)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，從中打出了質(zhì)子；以后人們用同樣的方法從氟、鈉、鋁等原子核中打出了質(zhì)子。所以質(zhì)子是原子核的組成部分。(2)質(zhì)子帶正電荷，電荷量與一個電子所帶的電荷量相等，質(zhì)量mp=1.6726231×10-27kg。2.中子是怎么發(fā)現(xiàn)的？它有什么特點？提示：(1)1932年，查德威克通過實驗證實了中子的存在。(2)中子不帶電，質(zhì)量mn=1.6749286×10-27kg。3.人們通過實驗得到了質(zhì)子和中子，它們都是來源于原子核，所以原子核的組成和人們假設的相同，那么原子核的組成是怎樣的？組成原子核的粒子之間有什么聯(lián)系？提示：(1)原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)。(2)原子核中的兩個等式①原子核的電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)②原子核的質(zhì)量數(shù)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)【探究總結(jié)】2.原子核中兩個等式：(1)電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)。(2)質(zhì)量數(shù)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)?！镜淅痉丁繐?jù)報道，俄科學家成功合成了具有極強放射性的117號新元素，該元素目前尚未被命名，是在實驗室人工創(chuàng)造的最新的超重元素。新元素有兩種同位素，其中一種有176個中子，而另一種有177個中子，則：(1)該元素兩種同位素的原子核的核電荷數(shù)各為多少？原子的核外電子數(shù)各為多少？(2)該元素兩種同位素的原子核的質(zhì)量數(shù)各為多少？(3)若用X表示117號元素的元素符號，該元素的兩種同位素用原子核符號如何表示？【解題指南】解答本題應注意以下三點：(1)原子核的質(zhì)子數(shù)與原子序數(shù)相等。(2)原子呈中性，核外電子數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)。(3)原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。【解析】(1)元素的原子序數(shù)等于該元素原子核的核電荷數(shù)，等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)。故117號元素的核電荷數(shù)和核內(nèi)質(zhì)子數(shù)均為117，原子呈中性，故核外電子數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，也為117。(2)原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和，故該元素中子數(shù)為176的原子核的質(zhì)量數(shù)為117+176=293，中子數(shù)為177的原子核的質(zhì)量數(shù)為117+177=294。(3)元素符號一般用表示，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)，由前兩問可得該元素的兩種同位素的原子核符號，中子數(shù)為176的原子核的符號為，中子數(shù)為177的原子核的符號為。答案：(1)均為117均為117

(2)293

294（3）【探究特訓】1.放射性元素鈷可以有效治療癌癥，該元素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是 (

)

【解析】選A。中子數(shù)為60-27=33個，核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)等于原子序數(shù)27，所以中子數(shù)33與核外電子數(shù)27之差等于6，A正確。2.(多選)下列說法正確的是 (

)A與互為同位素B與互為同位素C與中子數(shù)相同D核內(nèi)有92個質(zhì)子，235個中子【解析】選B、C。A選項中與的質(zhì)子數(shù)不同，不是互為同位素；B選項中與的質(zhì)子數(shù)都為m，而質(zhì)量數(shù)不同，所以互為同位素；C選項中內(nèi)中子數(shù)為n-m，內(nèi)中子數(shù)為(n-2)-(m-2)=n-m，所以中子數(shù)相同；D選項中核內(nèi)有143個中子，而不是235個中子?！狙a償訓練】關于同位素的以下說法，正確的是 (

)A.原子核內(nèi)的核子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子互為同位素B.原子核內(nèi)的核子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的原子互為同位素C.原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子互為同位素D.原子核內(nèi)的中子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的原子互為同位素【解析】選C。同位素屬于同一種元素，它們的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，C正確。【課堂回眸】課堂素養(yǎng)達標1.天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結(jié)果如圖所示，由此可推知 (

)A.②來自原子核外的電子B.①的電離作用最強，是一種電磁波C.③的電離作用較強，是一種電磁波D.③的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子【解析】選D。天然放射性元素放出的三種射線都是原子核發(fā)生衰變造成的，β射線能貫穿幾毫米厚的鋁板，電離作用較強，故②是β射線。原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子，同時釋放出一個高速電子，該電子即β粒子，故β射線來自原子核，故A錯誤；α射線貫穿能力很弱，電離作用很強，一張紙就能把它擋住，故①是α射線。α射線是高速氦核流，是實物粒子，不是電磁波，故B錯誤；γ射線穿透本領最強，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，但幾乎沒有電離本領，故③是γ射線，是一種光子，是一種電磁波，故C錯誤。③是γ射線，它的電離作用最弱，是原子核發(fā)生衰變時釋放的能量以γ光子的形式輻射出來。所以D正確。2.(多選)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水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強磁場，則下列說法中正確的有 (

)A.打在圖中a、b、c三點的依次是α射線、γ射線和β射線射線和β射線的軌跡都是拋物線射線和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電場，則屏上的亮斑可能只剩下b【解析】選A、C。粒子向右射出，進入磁場瞬間由左手定則可知，在題圖所示勻強磁場中α粒子受到的洛倫茲力向上，β粒子受到的洛倫茲力向下。軌跡都是圓弧。γ射線不受洛倫茲力作用，做勻速直線運動。若粒子在電、磁場中做勻速直線運動，則有qvB=qE，得v=，由于α粒子的速度是光速的，而β粒子的速度接近光速，所以在電、磁場中α粒子和β粒子不可能都做勻速直線運動。綜上可知本題應選A、C。3.在α粒子轟擊金箔的散射實驗中，α粒子可以表示為,中的4和2分別表示 (

)為核子數(shù)，2為中子數(shù)為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，2為質(zhì)子數(shù)為核外電子數(shù)，2為中子數(shù)為中子數(shù)，2為質(zhì)子數(shù)【解析】選B。根據(jù)所表示的物理意義，原子核的質(zhì)子數(shù)決定核外電子數(shù)，原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)。原子核的質(zhì)量數(shù)就是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，即為核內(nèi)的核子數(shù)。符號的左下角表示的是質(zhì)子數(shù)或核外電子數(shù)，即為2，符號左上角表示的是核子數(shù)，即為4，故選項B正確?！疽族e提醒】本題易弄混的三個概念(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，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)。(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷等于質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個數(shù)表示原子核的電荷量，叫作原子核的電荷數(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)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)。認清三者各自含義，牢記表示方法。4.(多選)如圖所示，P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成a、b、c三束，以下判斷正確的是 (

)為α射線，b為β射線為β射線，b為