資源簡(jiǎn)介

人們對(duì)原子組成和原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程
玻爾量子化軌道
現(xiàn)代觀點(diǎn)：電子云
氫原子核式結(jié)構(gòu)
氫原子西瓜模型
第五章 原子核
關(guān)于原子核內(nèi)部信息的研究，最早來(lái)自礦物的天然放射現(xiàn)象。那么，人們是怎樣從破解天然放射現(xiàn)象入手，一步步揭開(kāi)了原子核秘密的呢？
新課導(dǎo)入
第1節(jié) 原子核的組成
關(guān)于原子核內(nèi)部的信息最早來(lái)自天然放射現(xiàn)象。
貝克勒爾，
1852－1908，法國(guó)
1896年3月，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，與雙氧鈾硫酸鉀鹽放在一起但包在黑紙中的感光底板被感光了。他推測(cè)這可能是因?yàn)殁欫}發(fā)出了某種未知的輻射。同年5月，他又發(fā)現(xiàn)純鈾金屬板也能產(chǎn)生這種輻射，從而確認(rèn)了天然放射性的發(fā)現(xiàn)。
貝克勒爾在實(shí)驗(yàn)室中
1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見(jiàn)的射線(xiàn)。這種射線(xiàn)可以穿透黑紙使照相底片感光 。
學(xué)習(xí)任務(wù)一
學(xué)習(xí)任務(wù)一 天然放射現(xiàn)象和射線(xiàn)的本質(zhì)
1.研究方法
⑴把放射源鈾、釙或鐳放入用鉛做成的容器中，射線(xiàn)只能從容器的小孔射出，成為細(xì)細(xì)的一束。
這三種射線(xiàn)分別叫作α射線(xiàn)、β射線(xiàn)和γ射線(xiàn)。
⑵在射線(xiàn)經(jīng)過(guò)的空間施加磁場(chǎng)。
①射線(xiàn)分裂成三束；
②兩束在磁場(chǎng)中向不同的方向偏轉(zhuǎn)，這說(shuō)明它們是帶電粒子流；且電性相反。
③另一束在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明它不帶電。
射線(xiàn)的本質(zhì)
如果α射線(xiàn)、β射線(xiàn)都是帶電粒子流，按照?qǐng)D5.1-1中標(biāo)出的徑跡判斷，它們分別帶什么電荷？
如果不用磁場(chǎng)而用電場(chǎng)判斷它們帶電的性質(zhì)，兩個(gè)電極怎樣放置可以使三種射線(xiàn)大致沿圖示的方向偏轉(zhuǎn)？
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×　
α射線(xiàn)
β射線(xiàn)
γ射線(xiàn)
正電
負(fù)電
α射線(xiàn)
+
β射線(xiàn)－
γ射線(xiàn)
電場(chǎng)E
思考與討論
2.三種射線(xiàn)
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
????射線(xiàn)
?
????射線(xiàn)
?
????射線(xiàn)
?
電離能力
貫穿能力
速度
本質(zhì)
0.99C
光速 c
????10
?
氦核流
高速電子流
波長(zhǎng)極短的電磁波（光子）
射線(xiàn)使原子中的電子脫離核的束縛成為自由電子，這樣的過(guò)程叫作電離。射線(xiàn)的上述作用叫作電離作用。
由于與物質(zhì)中的微粒作用時(shí)會(huì)損失自己的能量，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米，用一張紙就能把它擋住。（最弱）
最強(qiáng)
較弱
最弱
穿透能力較強(qiáng)，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。（較弱）
甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土（最強(qiáng)）
紙
鋁
α射線(xiàn)
β射線(xiàn)
γ射線(xiàn)
鉛
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
成分
符號(hào)
電荷量
質(zhì)量
速度
電離能力
貫穿能力
????射線(xiàn)
氦原子核
24????????
+2e
4u
1/10光速
最強(qiáng)
最弱
????射線(xiàn)
高速
電子流
?10????
?????
11837????
接近光速
0.99c
較強(qiáng)
較強(qiáng)
????射線(xiàn)
高能量
電磁波
（光子）
????
0
0
光速c
最弱
最強(qiáng)
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
成分
符號(hào)
電荷量
質(zhì)量
速度
電離能力
貫穿能力
氦原子核
+2e
4u
1/10光速
最強(qiáng)
最弱
高速
電子流
接近光速
0.99c
較強(qiáng)
較強(qiáng)
高能量
電磁波
（光子）
0
0
光速c
最弱
最強(qiáng)
電離作用：射線(xiàn)飛行途中遇到原子并將其部分能量轉(zhuǎn)移給原子
中的電子，使這個(gè)電子脫離核的束縛成為自由電子。
α射線(xiàn)：最強(qiáng)
β射線(xiàn)：較弱
γ射線(xiàn)：最弱
電離能力：
學(xué)習(xí)任務(wù)一
[物理觀念]三種射線(xiàn)的比較
種類(lèi)
α射線(xiàn)
β射線(xiàn)
γ射線(xiàn)
組成
高速α粒子流
高速電子流
光子流(高頻電磁波)
帶電荷量
2e
-e
0
質(zhì)量
4mp,mp=1.67×10-27 kg
m????1836
靜止質(zhì)量為零
速度
0.1c
接近c(diǎn)
c
在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中
偏轉(zhuǎn)
與α射線(xiàn)反向偏轉(zhuǎn)
不偏轉(zhuǎn)
貫穿本領(lǐng)
最弱,用一張紙能擋住
較強(qiáng),穿透幾毫米厚的鋁板
最強(qiáng),穿透幾厘米厚的鉛板
電離作用
最強(qiáng)
較弱
最弱
種類(lèi)
α射線(xiàn)
β射線(xiàn)
γ射線(xiàn)
組成
高速α粒子流
高速電子流
光子流(高頻電磁波)
帶電荷量
2e
-e
0
質(zhì)量
4mp,mp=1.67×10-27 kg
靜止質(zhì)量為零
速度
0.1c
接近c(diǎn)
c
在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中
偏轉(zhuǎn)
與α射線(xiàn)反向偏轉(zhuǎn)
不偏轉(zhuǎn)
貫穿本領(lǐng)
最弱,用一張紙能擋住
較強(qiáng),穿透幾毫米厚的鋁板
最強(qiáng),穿透幾厘米厚的鉛板
電離作用
最強(qiáng)
較弱
最弱
例1 (多選)天然放射性物質(zhì)的放射線(xiàn)包括三種成分,下列說(shuō)法正確的是(　 )
A.一張厚的黑紙能擋住α射線(xiàn),但不能擋住β射線(xiàn)和γ射線(xiàn)
B.γ射線(xiàn)在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中均不偏轉(zhuǎn),是中子流
C.三種射線(xiàn)中對(duì)氣體電離作用最強(qiáng)的是α射線(xiàn)
D.β射線(xiàn)是高速電子流,但不是原來(lái)繞核旋轉(zhuǎn)的核外電子
學(xué)習(xí)任務(wù)一
ACD
[解析]由三種射線(xiàn)的本質(zhì)和特點(diǎn)可知,α射線(xiàn)貫穿本領(lǐng)最弱,一張黑紙就能擋住,而擋不住β射線(xiàn)和γ射線(xiàn),故A正確;γ射線(xiàn)是一種電磁波,不是中子流,故B錯(cuò)誤;三種射線(xiàn)中α射線(xiàn)電離作用最強(qiáng),故C正確;β射線(xiàn)是高速電子流,來(lái)源于原子核,故D正確.
【要點(diǎn)總結(jié)】
學(xué)習(xí)任務(wù)一
三種射線(xiàn)在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)情況的比較:
(1)γ射線(xiàn)不帶電,不論在電場(chǎng)還是磁場(chǎng)中,總是沿直線(xiàn)傳播,不發(fā)生偏轉(zhuǎn).
(2)在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,α和β粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng).根據(jù)qvB=????????2????,得R=????????????????∝????????????.α射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)半徑較大,β射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)半徑較小,如圖甲所示.
(3)在同一勻強(qiáng)電場(chǎng)中,α和β粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng).根據(jù)粒子在靜電力方向上做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),偏移量x可表示為x=12at2=12·????????????????0????2∝????????????2,所以α射線(xiàn)偏離較小,β射線(xiàn)偏離較大,如圖乙所示.
?
1.發(fā)現(xiàn)質(zhì)子
——1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。
質(zhì)子：P
電量：e=1.602×10-19C
質(zhì)量：mp=1.672×10-27kg
后來(lái)，人們用同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質(zhì)子，由此斷定質(zhì)子是原子核的組成部分。
盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：
學(xué)習(xí)任務(wù)二 原子核的組成
學(xué)習(xí)任務(wù)二
原子核是只由質(zhì)子組成的嗎？如果原子核中只有質(zhì)子，那么，任何一種原子核的質(zhì)量與電荷量之比，都應(yīng)該等于質(zhì)子的質(zhì)量與電荷量之比。但事實(shí)是這樣的嗎？
如果原子核中內(nèi)只有質(zhì)子，則：
實(shí)際上：
說(shuō)明原子核還有其他組成部分
思考與討論
盧瑟福猜想原子核內(nèi)存在另一種不帶電的粒子，1920年，盧瑟福預(yù)言：可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子。這一猜想被他的學(xué)生查德威克用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
查德威克
1932年，英國(guó)物理學(xué)家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子，用符號(hào)n表示。
通過(guò)研究證明中子的質(zhì)量和質(zhì)子的質(zhì)量非常接近，但是不帶電，是中性粒子。
在對(duì)各種原子核進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子是組成原子核的兩種基本粒子。
查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：
中子的質(zhì)量：
查德威克
2.發(fā)現(xiàn)中子
mn=1.674927471×10-27 kg
mp=1.672×10-27kg
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
原子核具有結(jié)構(gòu)
天然放射性現(xiàn)象
原子核=質(zhì)子+中子
原子具有核式結(jié)構(gòu)
α粒子散射實(shí)驗(yàn)
原子具有結(jié)構(gòu)
重要實(shí)驗(yàn)
結(jié)論
原子=原子核+核外電子
原子內(nèi)部存在電子
陰極射線(xiàn)
核子
3.原子核的組成
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
中子質(zhì)量比質(zhì)子質(zhì)量約大千分之一
4.原子核的表示方法
=質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)=核外電子數(shù)
⑴核電荷數(shù)Z
⑵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)
原子核的電荷數(shù)不是它所帶的電荷量，質(zhì)量數(shù)也不是它的質(zhì)量。
原子核符號(hào)（元素符號(hào)）
????????????????
?
????????????????????????
?
（α粒子）
表示：帶2個(gè)單位正電荷，即有2個(gè)質(zhì)子和4－2＝2個(gè)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(gè)單位正電荷，即有92個(gè)質(zhì)子和235－92＝143個(gè)中子。
——元素符號(hào)
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(chēng)同位素。例如，氫有三種同位素，分別叫做氕（也就是通常說(shuō)的氫）、氘（也叫重氫）、氚（也叫超重氫），符號(hào)分別是 。
11H，12H，13H
?
5.同位素
原子核的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子數(shù)目，也決定了電子在核外的分布情況，進(jìn)而決定了這種元素的化學(xué)性質(zhì)。因此，同種元素的原子，質(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)也相同，它們就會(huì)具有相同的化學(xué)性質(zhì)。
同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同（質(zhì)量數(shù)A當(dāng)然不同），則互為同位素。
碳有兩種同位素，符號(hào)分別是

元素符號(hào)相同
質(zhì)子數(shù)相同（電荷數(shù)相同 ）
質(zhì)量數(shù)不同
例2 (多選)氫有三種同位素,分別是氕(11H)、氘(12H)、氚(13H),則( 　)　　　　　　　　　　　　
A.它們的質(zhì)子數(shù)相等
B.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(xué)性質(zhì)相同
?
學(xué)習(xí)任務(wù)二
ABD
[解析]氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3,質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)均相等,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)各不相等,A、B正確,C錯(cuò)誤;
同位素的化學(xué)性質(zhì)相同,只是物理性質(zhì)不同,D正確.
變式2 (多選)某種元素的原子核符號(hào)為????????X,則 ( 　)
A.原子核的質(zhì)子數(shù)為Z,中子數(shù)為A-Z
B.原子核的質(zhì)子數(shù)為Z,核子數(shù)為A
C.原子核的質(zhì)子數(shù)為A,中子數(shù)為Z
D.原子核的質(zhì)子數(shù)為A,中子數(shù)為A-Z
?
學(xué)習(xí)任務(wù)二
AB
[解析] ????????X 的質(zhì)量數(shù)為A,質(zhì)子數(shù)為Z,故C、D錯(cuò)誤;
質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù),所以中子數(shù)是A-Z,故A正確;
核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù),則核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù),為A,故B正確.
?
【要點(diǎn)總結(jié)】
學(xué)習(xí)任務(wù)二
1.原子核(符號(hào)?????????X)
2.基本關(guān)系
核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=元素的原子序數(shù).
質(zhì)量數(shù)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù).
?
課堂小結(jié)
射線(xiàn)本質(zhì)
原子核的組成
α射線(xiàn)
β射線(xiàn)
γ射線(xiàn)
核電荷數(shù)Z=質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)=荷外電子數(shù)
質(zhì)量數(shù)A=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)
氦原子核
高速運(yùn)動(dòng)的電子流
波長(zhǎng)極短的電磁波（光子）
天然放射現(xiàn)象
質(zhì)子、中子
原子核的組成
課后習(xí)題
1.有什么事實(shí)和理由可以說(shuō)明放射性元素放出的射線(xiàn)來(lái)自原子核的內(nèi)部？天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的研究有什么意義？
課后習(xí)題
2.α射線(xiàn)、β射線(xiàn)和γ射線(xiàn)中哪種射線(xiàn)更像X射線(xiàn)？為什么說(shuō)γ射線(xiàn)是能量很高的電磁波，它的波長(zhǎng)就一定短？
課后習(xí)題
3.一個(gè)驗(yàn)電器帶正電，因?yàn)榭諝飧稍铮?yàn)電器金屬箔的張角能維持很長(zhǎng)的時(shí)間。現(xiàn)有一束α射線(xiàn)射向這個(gè)驗(yàn)電器上端的金屬球，驗(yàn)電器金屬箔的張角將會(huì)怎樣變化？為什么？
課后習(xí)題
4.當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并在很多原子核中打出了質(zhì)子以后，有什么理由可以認(rèn)定原子核中一定還存在著另外不同種類(lèi)的粒子？
課后習(xí)題
5.用符號(hào)表示以下原子核，并說(shuō)出原子核的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)。（1）α粒子。（2）質(zhì)量數(shù)為14的碳原子核。（3）電荷數(shù)為8、質(zhì)量數(shù)為17的氧原子核。（4）質(zhì)量數(shù)為40的鉀原子核。（5）電荷數(shù)為86、核子數(shù)為222的氡原子核。
課后習(xí)題
6.寫(xiě)出原子核中的中子數(shù)分別為0、1、2的三種氫的同位素符號(hào)。比較鈾的三種同位素23492U、23592U、23892U的異同。

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