人教版（2019）高中物理選修性必修第三冊第5章第1節(jié)原子核的組成教學設計

5.1原子核的組成教學設計課題原子核的組成單元5學科物理年級選修3學習目標物理觀念：知道天然放射現(xiàn)象及三種射線的本質(zhì)，了解核子、同位素的基本觀念，知道原子核的組成?？茖W思維：掌握三種射線的本質(zhì)，能夠利用磁場、電場區(qū)分它們，理解原子核的構成，并能分析、解決相關問題，提高解題能力?？茖W探究：通過利用磁場探究三種射線的本質(zhì)，學習用α粒子轟擊原子核發(fā)現(xiàn)核子，體驗科學探究的過程，提高觀察與實驗能力?？茖W態(tài)度與責任：體會科學家們探索射線的艱辛，以及實事求是、不畏艱險的科學精神，增強探究科學的意識。重點掌握三種射線的本質(zhì)，能夠利用磁場、電場區(qū)分它們，理解原子核的構成，并能分析、解決相關問題，提高解題能力難點掌握三種射線的本質(zhì)，能夠利用磁場、電場區(qū)分它們，理解原子核的構成，并能分析、解決相關問題，提高解題能力教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖導入新課"放射性"這個詞我們應該經(jīng)常聽說人們認識原子核的結構就是從天然放射性現(xiàn)象開始的。什么是放射性呢？人類又是如何發(fā)現(xiàn)原子核的內(nèi)部結構的呢？思考什么是放射性。從學生在日常生活中聽過的詞匯引入新課，激發(fā)學生的興趣。講授新課一、天然放射現(xiàn)象1896年法國物理學家貝克勒爾：鈾和含鈾礦物能發(fā)出射線，穿透黑紙使底片感光。1898年居里夫婦：深入研究鈾，發(fā)現(xiàn)發(fā)射性更強新元素：釙（Po），鐳（Ra）。放射性：物質(zhì)能發(fā)射射線的性質(zhì)放射性元素：具有放射性的元素放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于或等于83的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性．元素的放射性，與它所處的物理、化學狀態(tài)均無關！射線到底是什么呢？二、射線的本質(zhì)α射線的穿透本領最小，我們用一張紙就能把它擋住.β射線的穿透本領較強，很容易穿透黑紙，還能穿透幾毫米厚的鋁板.γ射線的穿透本領極強，一般薄金屬板都擋不住它，它能穿透幾十厘米厚的水泥墻和幾厘米厚的鉛板電離作用：射線飛行途中遇到原子并將其部分能量轉移給原子中的電子，使這個電子脫離核的束縛成為自由電子。三種射線的比較方法在電場、磁場中偏轉情況的比較課堂練習1、(多選)將α、β、γ三種射線分別射入勻強磁場和勻強電場,如下圖表示射線偏轉情況中正確的是()解析：已知α粒子帶正電,β粒子帶負電,γ射線不帶電,根據(jù)正、負電荷在磁場中運動所受洛倫茲力方向和正、負電荷在電場中所受電場力方向,可知A、B、C、D四幅圖中,α、β粒子的偏轉方向都是正確的,但偏轉的程度需進一步判斷。帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動,其半徑,將其數(shù)據(jù)代入,則α粒子與β粒子的半徑之比為由此可見A錯誤，B正確帶電粒子垂直進入勻強電場,設初速度為vo,垂直電場線方向位移為x,沿電場線方向位移為y,則有x=vot.y=對某一確定的x值,a、β粒子沿電場線偏轉距離之比為0.027，由此可見C錯誤，D正確答案：AD三、原子核的組成放射性現(xiàn)象中放出的三種射線都是從放射性元素的原子核內(nèi)釋放出來的，這表明原子核也有內(nèi)部結構.原子核內(nèi)究竟還有什么結構？原子核又是由什么粒子組成的呢？1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，得到了質(zhì)子。經(jīng)過研究證明，質(zhì)子帶正電荷，其電量和一個電子的電量相同，它的質(zhì)量等于一個電子質(zhì)量的1836倍.進一步研究表明，質(zhì)子的性質(zhì)和氫原子核的性質(zhì)完全相同，所以質(zhì)子就是氫原子核。質(zhì)子帶正電荷，電荷量與一個電子的電荷量相等。質(zhì)子的質(zhì)量為mp=1.672621898x10-27kg.同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質(zhì)子。------質(zhì)子是原子核的組成部分。原子核是否只是由質(zhì)子組成呢？盧瑟福進而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這一猜想被他的學生查德威克用實驗證實，并得到公認．2.中子的發(fā)現(xiàn)1932年英國物理學家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子，通過研究證明中子的質(zhì)量和質(zhì)子的質(zhì)量基本相同，但是不帶電.是中性粒子.中子不帶電，用n表示。中子的質(zhì)量是mn=1.674927471x10-27kg原子核的組成（核）電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)原子核的表示:知識歸納1.對核子數(shù)、電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)的理解(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,通常用這個整數(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)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍,這個整數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)。2.同位素原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目,進而也決定了元素的化學性質(zhì),同種元素的質(zhì)子數(shù)相同,核外電子數(shù)也相同,所以有相同的化學性質(zhì),但它們的中子數(shù)可以不同,所以它們的物理性質(zhì)不同。把具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核組成的元素互稱為同位素。同位素的化學性質(zhì)相同,但物理性質(zhì)不同。課堂練習2、已知鐳的原子序數(shù)是88,原子核的質(zhì)量數(shù)是226。試問:(1)鐳核中有幾個質(zhì)子?幾個中子?(2)鐳核所帶電荷量是多少?(3)若鐳原子呈現(xiàn)中性,它核外有幾個電子?解析：因為原子序數(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。(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=1.408×10-17C。(3)鐳原子呈中性,則核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù),故核外電子數(shù)為88。答案：(1)88138(2)1.408×10-17C(3)88(4)113∶114理解放射性和放射性元素的含義。理解三種射線的本質(zhì)。完成表格。完成課堂練習。思考：原子內(nèi)部的結構究竟如何？了解質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)過程。思考原子核是否只由質(zhì)子組成。明確原子核的組成。學會原子核的表示方法?？偨Y知識點。完成課堂練習。通過對科學家探索歷程的學習，讓學生理解什么是放射性，什么是放射性元素。通過對比和列表格的方式，讓學生更好的理解三種射線的本質(zhì)。提出問題，引發(fā)學生思考。引導學生從實際情況出發(fā)，思考原子核是否只由質(zhì)子組成。培養(yǎng)學生在解決問題的時候要從實際出發(fā)。舉例說明，讓學生更好的理解原子核的表示方法，加深學生對此表示方法的印象。對知識點進行歸納總結，便于學生理解和記憶。拓展提高A.它們的質(zhì)子數(shù)相等B.若為中性原子,它們的核外電子數(shù)相等C.它們的核子數(shù)相等D.它們的化學性質(zhì)相同解析：氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3,質(zhì)子數(shù)和中性原子狀態(tài)核外電子數(shù)均相同,都是1,中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù),故中子數(shù)各不相同,A、B正確,C錯誤;同位素化學性質(zhì)相同,只是物理性質(zhì)不同,D正確。答案：ABD2.據(jù)最新報道,放射性同位素鈥在醫(yī)療領域有重要應用,該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是()A.32 B.67 C.99 D.166解析：根據(jù)原子核內(nèi)各量的關系可知核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)=67,中子數(shù)為166-67=99,故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為99-67=32,故A正確,B、C、D錯誤。答案：A3.天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結果如圖所示,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：射線均來自核內(nèi),A錯誤;從圖中可看出,一張紙能擋?、偕渚€,則①射線一定是α射線,其貫穿本領最差,電離能力最強,但不是電磁波,而是高速粒子流,B錯誤;鋁板能擋?、?而不能擋?、?說明③一定是γ射線