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第五章　原子核與核能
認識原子核
重點
重難點
掌握三種射線的本質(zhì)
2
知道什么是放射性、放射性元素、天然放射現(xiàn)象。了解天然放射現(xiàn)象在認識原子核過程中的重大意義
1
了解質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)過程,知道原子核的組成
3
了解核反應的概念,會書寫核反應方程
4
重點
天然放射現(xiàn)象 三種放射性
人們認識原子核的結構是從天然放射現(xiàn)象開始的
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)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見
的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底版感光。
貝克勒爾在實驗室中
貝克勒爾
發(fā)現(xiàn)鈾鹽放射現(xiàn)象的感光底片
(2)物質(zhì)能自發(fā)地放出 的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象。物質(zhì)放出 的這種性質(zhì),稱為放射性。具有
的元素,稱為放射性元素。
(3)法國物理學家皮埃爾·居里夫婦對鈾和鈾的礦石進行了深入研究,發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強的新元素,
即 和 。
皮埃爾·居里，1859－1906，
法國物理學家。
瑪麗·居里，1867－1934，
法國籍波蘭裔物理學家、化學家。
射線
射線
放射性
釙
鐳
放射性不是少數(shù)幾種元素才有的
鋇鈾云母
翠砷銅鈾礦
斜水鉬鈾礦
鈾鈣石礦
原子序數(shù)大于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于或等于83的元素，有的也能發(fā)出射線。
放射性現(xiàn)象中放出的射線是什么東西？
它們除了能穿透黑紙使照相底片感光的性質(zhì)以外，還有些什么性質(zhì)呢？
這些射線帶不帶電？
α 射線
“+”
β 射線
“”
γ射線 不帶電
利用電場和磁場都可以將射線分離開來，如圖甲、乙所示，圖甲中用電場分離的三束射線電性如何？圖乙中用磁場分離的三束射線電性如何？
α 射線
“+”
β 射線
“”
γ射線 不帶電
圖甲
圖乙
厚紙張
鋁板
混凝土
三種射線穿透能力不同
α 射線
β 射線
γ 射線
α 射線由帶正電的 α 粒子組成，進一步研究表明 α 粒子就是氦原子核。
厚紙張
α 射線
厚紙張
鋁板
β 射線
β 射線由帶負電的 β 粒子組成，進一步研究表明 β 粒子就是電子。
γ 射線的實質(zhì)是一種波長極短的電磁波，不帶電。
厚紙張
鋁板
混凝土
γ 射線
γ射線
β射線
α射線
電離能力
貫穿能力
速度
成分
氦原子核
高速電子流
高能電磁波
0.99c
光速c
弱
較強
很強
強
較弱
更弱
帶正電
帶負電
不帶電
三種射線的對比
0.1c
2.認識三種放射線
(1)三種射線:如圖所示,1是 ,2是 ,3是 。
(2)三種射線的本質(zhì)和特點
①α射線:α射線是高速運動的 粒子流,射出時的速
率可達0.1c。α射線有 的電離作用,但穿透能力 ,
在空氣中只能飛行幾厘米,一張 或一張薄紙就能將它擋住。
②β射線:β射線是高速運動的 ,射出時的速率可達0.99c,穿透能力______,能穿透幾毫米厚的 ,但電離作用 。
③γ射線:γ射線是波長很短的 ,穿透能力 ,能穿透幾厘米厚的______,但電離作用 。
β射線
γ射線
α射線
氦原子核
很強
很弱
鋁箔
電子流
較強
鋁板
較弱
電磁波
很強
鉛板
很弱
1.如圖所示為研究某未知元素放射性的實驗裝置,實驗開始時在薄鋁片和熒光屏之間有圖示方向的勻強電場E,通過顯微鏡可以觀察到在熒光屏的某一位置上每分鐘閃爍的亮點數(shù)。若撤去電場后繼續(xù)觀察,發(fā)現(xiàn)每分鐘閃爍的亮點數(shù)沒有變化;如果再將薄鋁片移開,觀察到每分鐘閃爍的亮點數(shù)大大增加,由此可以判斷,放射源發(fā)出的射線可能為(β射線能夠穿過薄鋁片)
A.β射線和γ射線
B.α射線和β射線
C.β射線和X射線
D.α射線和γ射線
√
三種射線在電場線磁場中偏轉(zhuǎn)情況的分析
1.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射線在電場中偏轉(zhuǎn)的特點：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，根據(jù)粒子在沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動，偏移量x可表示為：
同樣條件下β與α粒子偏移量之比為
質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)　
原子核的組成　核反應
射線來自原子核還是核外電子？
放射性與單質(zhì)和化合物無關
放射性與溫度、壓強無關
放射性與元素的化學性質(zhì)無關
化學性質(zhì)決定于核外電子
說明射線與核外電子無關。也就是說，射線來自原子核內(nèi)部。
(1)人們用α粒子轟擊多種原子核,都打出了質(zhì)子,說明了什么問題
說明質(zhì)子是原子核的組成部分。
(2)絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)都大于其質(zhì)子數(shù),說明了什么問題
說明原子核中除了質(zhì)子外還有其他粒子。
發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程：
查德威克
α 射線
檢測器
中子
質(zhì)子
(1)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)
①實驗:為探測原子核的結構,盧瑟福用α粒子轟擊 發(fā)現(xiàn)了 。
②結論:質(zhì)子是 的組成部分。
(2)中子的發(fā)現(xiàn)
①盧瑟福的猜想
盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后,猜想原子核內(nèi)可能還存在著質(zhì)量跟質(zhì)子相近的______的中性粒子,并將其稱為 。
氮原子核
質(zhì)子
原子核
不帶電
中子
質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)
②中子的發(fā)現(xiàn)是許多科學家研究的結晶。
a.1930年,科學家發(fā)現(xiàn),用釙發(fā)出的α射線轟擊 時,會產(chǎn)生一種不受電場和磁場影響、穿透能力很強的射線。
b.1932年,約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn),如果用這種射線轟擊石蠟,能從石蠟中轟擊出 。
c.查德威克對云室中這種射線與氮原子核碰撞的徑跡進行研究,發(fā)現(xiàn)這種射線是一種 、質(zhì)量接近 的粒子流,即為中子。
③結論:中子是原子核的組成部分。
鈹
質(zhì)子
不帶電
質(zhì)子
核子
mn＝1.674927471×10-27 kg
mp=1.672×10-27kg
質(zhì)子(P)
電量+：e=1.602×10-19C
中子(n)
原子核符號(元素符號)
中子
質(zhì)子
統(tǒng)稱核子
=質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)=核外電子數(shù)
(1)核電荷數(shù)Z
(2)質(zhì)量數(shù)A
=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)
電荷數(shù)
(原子序數(shù))
質(zhì)量數(shù)
——元素符號
X
A
Z
請說出下面兩個原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)：
（α粒子）
表示：帶2個單位正電荷，即有2個質(zhì)子和4－2＝2個中子。
氦原子核
鈾原子核
電荷數(shù)是2，質(zhì)量數(shù)是4。
電荷數(shù)是92，質(zhì)量數(shù)是235。
表示：帶92個單位正電荷，即有92個質(zhì)子和235－92＝143個中子。
1.定義：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，因而互稱同位素
2.特點：質(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)也相同，具有相同的化學性質(zhì)
3.氫的三種同位素：氕氘氚
p
n
p
p
n
n
同位素
同位素
-元素周期表中同一位置的元素
(1)原子核的組成
①組成:質(zhì)子和中子都是原子核的組成部分,人們將質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為 。
②兩個基本關系
a.核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)= 。
b.質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)= 。
③原子核的符號X,其中X為 ;A表示原子核的 ,Z表示_________。
原子序數(shù)
核子
核子數(shù)
元素符號
質(zhì)量數(shù)
核電荷數(shù)
原子核的組成
(2)同位素
具有相同 、不同 的原子核互稱同位素。如氫的三種同位素H、H、H。
(3)核反應與核反應方程
①核反應:原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程。
②核反應方程:用 描述核反應過程的式子。
③核反應規(guī)律:在核反應中,質(zhì)量數(shù)和 守恒。
④發(fā)現(xiàn)質(zhì)子與中子的核反應方程
HeN→_________
HeBe→_________
質(zhì)子數(shù)
中子數(shù)
原子核符號
核電荷數(shù)
OH
Cn
2.(多選)(2023·上海市黃浦區(qū)期中)查德威克發(fā)現(xiàn)新粒子的實驗示意圖如圖所示。由天然放射性元素釙(Po)放射的α射線轟擊鈹時會產(chǎn)生粒子流A,用粒子流A轟擊石蠟時,會轟擊出粒子流B,則下列說法正確的是
A.粒子流A是電子,粒子流B是中子
B.粒子流A是中子,粒子流B是質(zhì)子
C.粒子流A是不受電場磁場影響、
穿透能力很強的射線
D.粒子流B是查德威克做了用α粒子轟擊氮原子核的實驗首次發(fā)現(xiàn)的
√
√
1.原子核(符號X)
原子核
2.基本關系
(1)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);
(2)質(zhì)量數(shù)(A)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。
3.完成下列核反應方程,并指出其中哪個是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程,哪個是發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程。
(1NnC+　　　;
(2NHeO+　　 　　;
(3Bn→　　　 He;
(4BeHe→　 　　 n;
(5FeHCo +　　。
H
H,發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程
Li
C,發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程
n
書寫核反應方程時要注意
1.質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒;
2.中間用箭頭,不能寫成等號;
3.核反應方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒,核反應過程中,一般會發(fā)生質(zhì)量的變化。
認識原子核
一、天然放射現(xiàn)象
三種放射線
定義
發(fā)現(xiàn)歷程
元素自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象
貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射現(xiàn)象
β射線（電子）
帶正電，穿透本領弱，電離能力強
帶負電，穿透本領中等，電離能力中等
α射線（氦原子核）
二、質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)　
原子核的組成　核反應
發(fā)現(xiàn)歷程
γ射線（電磁波）
不帶電，穿透能力強，電離能力弱
原子核符號
同位素
定義：質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子核
居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳并提出放射性概念
特點：化學性質(zhì)相同
盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子
查德威克發(fā)現(xiàn)中子
質(zhì)量數(shù)A=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)
核電荷數(shù)Z=質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)=核外電子數(shù)

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