資源簡(jiǎn)介

(共33張PPT)
第五章 原子與原子核
粵教版選擇性必修三
第三節(jié) 核力與核反應(yīng)方程
新課導(dǎo)入
在這小小的原子核內(nèi)部，會(huì)不會(huì)仍然有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)？
實(shí)驗(yàn)表明：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，即放射性與元素所處的化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。
由于元素的化學(xué)性質(zhì)取決于原子核外的電子，
因此: 射線來(lái)源于原子核。原子核具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
原子核
Part 01
原子核的組成
一、原子核的組成
（一）發(fā)現(xiàn)中子和質(zhì)子
粒子種類 發(fā)現(xiàn)者 實(shí)驗(yàn) 粒子電性 粒子質(zhì)量
質(zhì)子 盧瑟福 α粒子轟擊氮核 正電 與氫原子的質(zhì)量相近
中子 查德威克 α粒子轟擊鈹核 不帶電 與質(zhì)子的質(zhì)量相近
核子 中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子
一、原子核的組成
（一）發(fā)現(xiàn)中子和質(zhì)子
粒子種類 發(fā)現(xiàn)者 實(shí)驗(yàn) 粒子電性 粒子質(zhì)量
質(zhì)子 盧瑟福 α粒子轟擊氮核 正電 與氫原子的質(zhì)量相近
中子 查德威克 α粒子轟擊鈹核 不帶電 與質(zhì)子的質(zhì)量相近
核子 中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子
（二）原子核組成：中子和質(zhì)子
一、原子核的組成
（三）原子核常用表示符號(hào)
中子與質(zhì)子的質(zhì)量幾乎相等。
原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，我們把這個(gè)倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)就是核內(nèi)的核子數(shù)。
其中X為元素的符號(hào)，
A表示原子核的質(zhì)量數(shù)，
Z表示電荷量數(shù)，即質(zhì)子數(shù)
A-Z表示原子核包含的中子數(shù)。
課堂練習(xí)
1、已知鐳Ra的原子序數(shù)是88，鐳原子核的質(zhì)量數(shù)是226，試問(wèn)：
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，所以鐳核質(zhì)子數(shù)為88；中子數(shù)等于原子核的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差，226－88＝138。　
(2)鐳核的核電荷數(shù)和所帶的電荷量分別是多少？
解析：鐳核的核電荷數(shù)與原子序數(shù)相同，鐳核的核電荷數(shù)為88；
所帶的電荷量是：Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C。
(3) 是鐳的一種同位素，讓 和 以相同的速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比是多少？
(1)鐳核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？
核反應(yīng)：
利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轟擊原子核，以產(chǎn)生新的原子核這個(gè)過(guò)程叫作核反應(yīng)
核反應(yīng)指的是原子核內(nèi)部核子數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，衰變也是核反應(yīng)
Part 02
核反應(yīng)方程
二、核反應(yīng)方程
盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：
1、規(guī)律：在核反應(yīng)過(guò)程中，方程兩邊總的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒。
查德威克用α粒子轟擊鈹核( )發(fā)現(xiàn)中子( )的核反應(yīng)方程：
注意：核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號(hào)連接，只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向。
核反應(yīng)后原子核發(fā)生了什么變化 有什么規(guī)律？
課堂練習(xí)
3(氡)經(jīng)歷α衰變成Po(釙)
1、 俘獲一個(gè)α粒子后放出1個(gè)質(zhì)子：
2、碳14衰變成為氮14的過(guò)程，會(huì)放出哪種射線？請(qǐng)寫出相應(yīng)的衰變方程
4、釙209是常用的α射線源，查一查元素周期表，它經(jīng)過(guò)α衰變后會(huì)變成什么元素？并寫出相應(yīng)的衰變方程
β射線
二、核反應(yīng)方程
2、原子核衰變的本質(zhì)
①α衰變：原子核放出α粒子變成新的原子核。
②β衰變：原子核放出β粒子變成新的原子核。
本質(zhì)：
本質(zhì)：
③γ衰變伴隨α衰變和β衰變
本質(zhì)：發(fā)生衰變時(shí)，原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的光子（能量）輻射。
提出問(wèn)題：衰變說(shuō)明原子核里有α粒子和電子嗎？
課堂練習(xí)
1、(多選)天然放射性元素 (釷)經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變后，變成 (鉛)，以下說(shuō)法中正確的是( )
A.鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子
B.鉛核比釷核少16個(gè)中子
C.共經(jīng)過(guò)4次α衰變和6次β衰變
D.共經(jīng)過(guò)6次α衰變和4次β衰變
ABD
解析：由題目已知釷核和鉛核元素符號(hào)得出，鉛核質(zhì)子數(shù)為82，質(zhì)量數(shù)為232；釷核質(zhì)子數(shù)為90，質(zhì)量數(shù)為209；
設(shè)發(fā)生了x次α衰變和y次β衰變，由核反應(yīng)方程兩邊總質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有： 2x－y＋82＝90,4x＋208＝232，
解得x＝6，y＝4，故衰變過(guò)程中共6次α衰變和4次β衰變。
Part 03
核力及四種基本互相作用
三、核力及四種基本互相作用
提出問(wèn)題：
質(zhì)子間存在著巨大的庫(kù)侖斥力，那為什么質(zhì)子沒(méi)有被排斥開(kāi)，反而還緊緊的結(jié)合在一起呢？
猜想：核子間的萬(wàn)有引力使它們緊緊結(jié)合在一起？
質(zhì)子相互間距r的數(shù)量級(jí)為10-15m；質(zhì)子質(zhì)量m的數(shù)量級(jí)為10-27kg，質(zhì)子電量e的數(shù)量級(jí)為10-19C；萬(wàn)有引力常量G的數(shù)量級(jí)為10-11，靜電力常量k的數(shù)量級(jí)為109。估算兩質(zhì)子間庫(kù)侖斥力與萬(wàn)有引力之比？
解：
結(jié)論：原子核中的質(zhì)子要靠自身的萬(wàn)有引力來(lái)抗衡相互間的庫(kù)侖斥力是不可能的。
再猜想：核子之間一定存在著第三種力，使核子能緊密的結(jié)合在一起。
分析論證：萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力對(duì)比
猜想：核子間的萬(wàn)有引力使它們緊緊結(jié)合在一起？
三、核力及四種基本互相作用
(一)核力
1、定義：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力。
核力是短程力。約在 10-15 m量級(jí)時(shí)起作用，
距離大于0.5×10-15 m時(shí)為引力, 距離為2×10-15m時(shí)核力幾乎消失，
距離小于0.5×10-15 m時(shí)為斥力(使核子不融合在一起)
核力具有飽和性。核子只對(duì)相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。
2、核力的特點(diǎn)
三、核力及四種基本互相作用
(二)四種基本互相作用
1.萬(wàn)有引力相互作用
萬(wàn)有引力是自然界的一種基本相互作用，地面物體所受的重力只是引力在地球表面附近的一種表現(xiàn)。
三、核力及四種基本互相作用
(二)四種基本互相作用
2.電磁相互作用
電荷間的相互作用
電荷間、磁體間的相互作用，其本質(zhì)上是同一種相互作用的不同表現(xiàn)，這種相互作用被稱為電磁相互作用。
電流與磁體間的相互作用
三、核力及四種基本互相作用
(二)四種基本互相作用
3.強(qiáng)相互作用
原子核中的核子之間存在一種很強(qiáng)的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核。
p
n
n
p
p
n
短程力：約在10-15m量級(jí)時(shí)起作用
三、核力及四種基本互相作用
(二)四種基本互相作用
4.弱相互作用
在某些放射現(xiàn)象中起作用的另一種基本相互作用
弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子→質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。
短程力：約在10-18m量級(jí)時(shí)起作用。
三、核力及四種基本互相作用
(二)四種基本互相作用
4.弱相互作用（引起原子核β衰變的原因）
1.萬(wàn)有引力相互作用
2.電磁相互作用
3.強(qiáng)相互作用（核力）
包括愛(ài)因斯坦在內(nèi)的許多物理學(xué)家認(rèn)為四種基本相互作用可能是某種相互作用在不同條件下的不同表現(xiàn)，就像電和磁是電磁相互作用的不同表現(xiàn)形式一樣。為此，物理學(xué)家做了大量研究工作，但至今沒(méi)有得到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。
提出問(wèn)題：①若要把核子分開(kāi)，需要什么條件？
克服核力做功，吸收能量
②將一個(gè)質(zhì)子和中子結(jié)合在一起，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？
放出能量
能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力。
Part 04
結(jié)合能
四、結(jié)合能
1、結(jié)合能定義：
將原子核拆分成單個(gè)核子需要吸收的能量。
將單個(gè)核子結(jié)合成原子核需要放出的能量。
核子結(jié)合成原子核時(shí)會(huì)放出一定的能量，我們把這個(gè)能量叫作原子核的結(jié)合能
2、結(jié)合能大小：
組成原子核的核子數(shù)越多，結(jié)合能越大。
(1) 物體具有的能量跟它的質(zhì)量存在著簡(jiǎn)單正比關(guān)系。
質(zhì)能方程 E=mc2
（2）任何質(zhì)量為m的物體都具有大小相當(dāng)于mc2的能量。
（3）物體的質(zhì)量發(fā)生變化，相對(duì)應(yīng)的能量也會(huì)變化。
問(wèn)題：如何求解原子核的結(jié)合能？
愛(ài)因斯坦
四、結(jié)合能
ΔE = Δmc2
四、結(jié)合能
反應(yīng)前質(zhì)量/kg 反應(yīng)后質(zhì)量/kg
mn 1.6749×10－27 m氘 3.3436×10－27
mp 1.6726×10－27
總質(zhì)量 總質(zhì)量 3.3436×10－27
3.3475 ×10－27
原子核的質(zhì)量總是小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。
中子與質(zhì)子結(jié)合成氘原子核
質(zhì)能方程 ΔE=Δmc2
問(wèn)題：如何求解原子核的結(jié)合能？
四、結(jié)合能
反應(yīng)前質(zhì)量/kg 反應(yīng)后質(zhì)量/kg
mn 1.6749×10－27 m氘 3.3436×10－27
mp 1.6726×10－27
總質(zhì)量 總質(zhì)量 3.3436×10－27
3.3475 ×10－27
中子與質(zhì)子結(jié)合成氘原子核
質(zhì)量虧損: Δm = (mn + mp – mD ) = 0.0039 ×10－27 kg
四、結(jié)合能
問(wèn)題：如果結(jié)合能越大說(shuō)明把原子核分開(kāi)，所需要的能量就越大，那是不是結(jié)合能越大就意味著原子核越穩(wěn)定呢？
原子核越大
→核子個(gè)數(shù)越多
→但不能說(shuō)明它穩(wěn)定
→結(jié)合能越大
結(jié)合能
核子數(shù)
平均到每一個(gè)核子的結(jié)合能大小反映原子核的穩(wěn)定性。
3、比結(jié)合能
四、結(jié)合能
結(jié)合能
核子數(shù)
比結(jié)合能 =
2) 物理意義：反映一個(gè)原子核內(nèi)核子相互結(jié)合的緊密程度，
比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。
1) 定義：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比稱做比結(jié)合能，
也叫平均結(jié)合能。
輕核和重核的比結(jié)合能都比中等大小的核的比結(jié)合能要小
Fe
情景一：請(qǐng)觀察比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)關(guān)系圖，
（1）找出比結(jié)能隨核子數(shù)變化的規(guī)律？
比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)關(guān)系圖
（2）最穩(wěn)定的原子核是什么？為什么？
Fe的比結(jié)合能最大，所以Fe原子核最穩(wěn)定
（3）原子核 的結(jié)合能是多大？
由圖可得 的比結(jié)合能為1MeV，
結(jié)合能=核子數(shù)×比結(jié)合能=2×1MeV=2MeV
課堂小結(jié)
核力與核反應(yīng)方程
原子核的組成
核方應(yīng)方程
結(jié)合能
結(jié)合能計(jì)算
比結(jié)合能
結(jié)合能
原子核表示方法
質(zhì)子和中子組成原子核
衰變本質(zhì)
規(guī)律
核力
四種基本相互作用

展開(kāi)更多......

收起↑