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1. 原子核的組成
人教版（2019）物理（選擇性必修第三冊）
第五章 原子核
目錄
素養目標
01
課程導入
02
新課講解
03
總結歸納
04
課堂練習
05
正確教育
素養目標
1.了解放射性現象和放射性元素
2.知道三種射線的特性，了解原子核的組成，會正確書寫原子核符號
關于原子核內部信息的研究，最早來自礦物的天然放射現象。
那么，人們是怎樣從破解天然放射現象入手，一步步揭開了原子核秘密的呢？
鈾礦
關于原子核內部信息的研究，最早來自礦物的天然放射現象。
那么，人們是怎樣從破解天然放射現象入手，一步步揭開了原子核秘密的呢
正確教育
天然放射現象
1896年，法國物理學家貝可勒爾發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光。他發現只要有鈾元素存在，不論是什么化合物，都有放射現象，貝可勒爾還進一步指出這些射線是鈾原子核發出的。
——人類第一次在實驗室觀察到原子核現象
一、天然放射現象
1．天然放射現象的發現
貝克勒爾
1852－1908，法國
一、天然放射現象
斜水鉬鈾礦
鈣鈾云母
銅鈾礦石
不論是鈾單質，還是鈾的化合物，都有這種特質
1903年，居里夫婦和貝克勒爾由于對放射性的研究而共同獲得諾貝爾物理學獎 。 1911年，因發現元素釙和鐳再次獲得諾貝爾化學獎，因而成為世界上第一個兩獲諾貝爾獎的人。
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
瀝青鈾石
居里夫婦發現放射性新元素，釙（Po）和鐳（Ra）
居里夫婦發現鈾礦石的放射性只與鈾的含量有關
放射性：物質發射射線的性質稱為放射性。
放射性元素：具有放射性的元素稱為放射性元素。
天然放射現象：放射性元素自發地放出射線的現象。
原子序數大于或等于83的所有元素，都能自發的放出射線，原子序數小于83的元素，有的也具有放射性．
翠砷銅鈾礦
鈾鈣石礦
天然放射現象的意義：說明了原子核具有復雜結構
放出的射線究竟是什么？
放射性和放射性元素
正確教育
射線的本質
1895年12月28日，倫琴遞交論文《論一種新射線，初始報告》，宣告發現X射線，全世界立即激動起來.
倫琴拍攝了人類歷史上第一張手骨照片
放射性的本質
研究方法
把放射源鈾、釙或鐳放入用鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細細的一束。若施加磁場或電場后，射線分成三束
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×　
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
有磁場：膠片有三處感光
在磁場作用下，射線分為三束，即射線由三種粒子組成.
通過左手定則：
左偏帶負電，是β射線
不偏不帶電，叫γ射線
無磁場：膠片只有一處感光
說明：
右偏帶正電，是α射線
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
γ粒子
β粒子
α粒子
α射線 β射線 γ射線
本質
速度
特性
氦核 α粒子流
電子流
光子流
光速的十分之一
光速的99%
貫穿本領小，
電離作用強
貫穿本領大，電離作用較弱能穿透幾毫米的鋁板
貫穿本領最強，電離作用最弱能穿透幾厘米的鉛板
光速c
厚紙
鋁板
厚鉛板
射線的來源
射線與核外電子無關，它來自原子核
說明原子核內部是有結構的
原子核
單質、化合物
溫度、壓強
由微觀粒子構成的射線，肉眼是看不見的。但是，射線中的粒子與其他物質作用時產生的現象，會顯示射線的存在。威爾遜云室就是一種常用的射線探測裝置
威爾遜云室
拓展學習
1. (多選)將α、β、γ三種射線分別射入勻強磁場和勻強電場，下圖表示射線偏轉情況中正確的是(　 　)
經典例題
AD
答案：AD
解析：因α射線是高速氦核流，一個α粒子帶兩個正電荷，根據左手定則，α射線受到的洛倫茲力向左，因為α粒子質量大，在磁場中做圓周運動的半徑大；β射線是高速電子流，帶負電荷，受到的洛倫茲力向右，γ射線是光子流，是電中性的，故在磁場中不受磁場的作用力，軌跡不會發生偏轉，故A正確，B錯誤；因α射線為氦核流，帶正電，且α粒子的質量大，由類平拋運動規律知，α粒子側向偏移量小；β射線為電子流，帶負電，其側向偏移量大，γ射線為高頻電磁波，根據電荷所受電場力特點可知，向左偏的為β射線，不偏轉的為γ射線，向右偏的為α射線，故C錯誤，D正確．
2.關于α、β、γ三種射線的性質，下列說法中正確的是(　　)
A．α射線是帶正電的高速粒子流，它的電離作用最弱
B．β射線是高速電子流，它的穿透能力最弱
C．γ射線是電磁波，它在真空中的傳播速度等于光速
D．以上說法都不正確
經典例題
C
答案：C
解析：α射線是高速粒子流，帶正電，其電離作用最強，故A錯誤；β射線是高速電子流，有很強的穿透能力，故B錯誤；γ射線是一種電磁波，在真空中以光速傳播，故C正確，D錯誤．
正確教育
原子核的組成
原子核的組成
盧瑟福，用 α粒子轟擊氮，發現質子，帶正電，與電子電荷量相同，質量為 mp=1.672621898×10-27kg
1.質子的發現：
但是，絕大多數原子核的質量與電荷量之比都大于質子的相應比值
原子核是只由質子組成的嗎 如果原子核中只有質子，那么，任何一種原子核的質量量與電荷量之比，都應該等于質子的質量與電荷量之比。但事實是這樣的嗎
核的質量
質子質量
核的電量
質子電量
=
原子核是只由質子組成：
實際上：
核的質量
質子質量
核的電量
質子電量
>
說明原子核還有其他組成部分
思考
2.發現中子
①猜想：盧瑟福認為原子核內部存在中子。
② 實驗：查德威克利用實驗驗證猜想，發現中子。
查德威克
盧瑟福的學生
中子不帶電，用 n 表示，質量與質子質量接近
3.原子核的表示
（1）核子：質子和中子都是原子核的組成成分， 所以統稱為核子。
（2）電荷數：原子核所帶的電荷總是質子電荷的整數倍，通常用這個整數表示原子核的電荷量，叫作原子核的電荷數，用 Z 表示。
（3）質量數：原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數倍，這個倍數叫作原子核的質量數，用 A 表示。
中子
質子
統稱核子
10－15m
X：元素符號
Z：質子數
A：質量數
U
He
4
2
235
92
核電荷數=質子數=元素的原子序數
質量數=核子數=質子數+中子數
同位素
具有相同質子、不同中子數的原子互稱同位素。在元素周期表中處于同一位置，具有相同的化學性質。
天然放射現象的發現
1895年末，德國物理學家倫琴發現了一種新的射線——X射線，即倫琴射線。它具有一定的輻射性。
3.已知鐳的原子序數是88，原子核的質量數是226，試問：
(1)鐳核中質子數和中子數分別是多少？
(2)鐳核的核電荷數和所帶的電荷量分別是多少？
(3)若鐳原子呈中性，它核外有幾個電子？
(4) 是鐳的一種同位素，讓 和 以相同的速度垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場中，它們運動的軌道半徑之比是多少？
經典例題
88 138
88 1.308×10-17C
88
113:114
解析：(1)原子序數與核內質子數、核電荷數、中性原子的核外電子數都是相等的．原子核的質量數等于核內質子數與中子數之和，鐳核中的質子數等于原子序數，故質子數為88，中子數N等于原子核的質量數A與質子數Z之差，即：N＝A－Z＝226－88＝138.
(2)鐳核的核電荷數和所帶的電荷量分別是：Z＝88 Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C.
(3)核外電子數等于核電荷數，故核外電子數為88.
(4)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提向心力，故有
解得 二者的速度相同，又由于同位素具有相同的核電荷數，但質量數不同，故
二、射線本質
三、原子核的組成：質子、中子
三個整數
兩個等式
α射線
β射線
γ射線
① 核電荷數 = 質子數 = 元素的原子序數 = 核外電子數
② 質量數A = 核子數 = 質子數 + 中子數
一、天然放射現象
關于原子核內部的信息，最早來自天然放射現象．人們從破解天然放射現象入手，一步步揭開了原子核的秘密。下列說法正確的是(　　)
A．法國物理學家貝可勒爾發現了X射線
B．德國物理學家倫琴發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出α射線
C．盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發現了質子
D．居里夫婦通過實驗發現了中子
C
答案：C
解析：法國物理學家貝可勒爾發現了鈾和含鈾的礦物能夠發出射線，A錯誤；德國物理學家倫琴發現了倫琴射線，又叫X射線，B錯誤；盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發現了質子，并預言了中子的存在，C正確；查德威克通過實驗發現了中子，D錯誤．
天然放射現象通常會放出三種射線，即α、β、γ射線，關于這三種射線，以下說法正確的是(　　)
A．云室中α射線徑跡長而粗，這是因為α射線具有較強的穿透能力
B．β射線是高速質子流，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板
C．γ射線是能量很高的電磁波，在電場和磁場中都不偏轉
D．用β射線照射帶正電的驗電器，則驗電器的張角會變大
C
答案：C
解析：由于α粒子的電離本領大，貫穿本領小，所以α射線在云室中的徑跡粗而短，故A錯誤；β射線是高速電子流，這種射線來源于原子核內部，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板，故B錯誤；γ射線是能量很高的電磁波，因其不帶電，所以在電場和磁場中都不偏轉，故C正確；β射線是高速電子流，用β射線照射帶正電的驗電器，與驗電器中的正電荷中和，則驗電器的張角會變小，故D錯誤．
1896年法國物理學家貝可勒爾發現天然放射性現象；1897年，英國物理學家J·湯姆孫發現電子；1909年，英國物理學家盧瑟福指導學生進行α粒子散射實驗；1919年盧瑟福用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核，發現了質子；1932年英國物理學家查德威克發現中子……人們對微觀世界的探究一直在不停地深入。下列現象中，與原子核內部變化有關的是（　　）
A．天然放射現象 B．光電效應現象
C．原子發光現象 D．α粒子散射現象
A
答案：A
解析：A．天然放射現象是原子核內部發生變化自發的放射出α粒子或電子，從而發生α衰變或β衰變，反應的過程中核內核子數，質子數，中子數發生變化，故A正確；
B．光電效應是原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸出，沒有涉及到原子核的變化，故B錯誤；
C．原子發光是原子躍遷形成的，即電子從高能級向低能級躍遷，釋放的能量以光子形式輻射出去，沒有涉及到原子核的變化，故C錯誤；
D．α粒子散射實驗表明了原子內部有一個很小的核，并沒有涉及到核內部的變化，故D錯誤。
在貝可勒爾發現天然放射現象后，人們對射線的性質進行了深入的研究，發現α、β、γ射線的穿透本領不同．如圖為這三種射線穿透能力的比較，圖中射線①、②、③分別是(　　)
A．γ、β、α B．β、γ、α
C．α、β、γ D．γ、α、β
C
答案：C
解析：α射線穿透能力最弱，不能穿透黑紙，故①為α射線；γ射線穿透能力最強，能穿透厚鋁板和鉛板，故③為γ射線；β射線穿透能力較強，能穿透黑紙，但不能穿透厚鋁板，故②是β射線，故C正確．
謝謝觀看

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