第一節(jié)原子核的組成

1、 人們通過什么現(xiàn)象或?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)原子核是人們通過什么現(xiàn)象或?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)原子核是由更小的微粒構(gòu)成的？由更小的微粒構(gòu)成的？ 人們認(rèn)識原子人們認(rèn)識原子核的結(jié)構(gòu)就是核的結(jié)構(gòu)就是從天然放射性從天然放射性開始的。開始的。 1896 1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾礦能夠發(fā)出使照相底片感光的射線鈾礦能夠發(fā)出使照相底片感光的射線. .元素元素自發(fā)放出射線的現(xiàn)象叫做自發(fā)放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象一、天然放射現(xiàn)象一、天然放射現(xiàn)象-貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)放射性與元素所處的物理條件放射性與元素所處的物理條件( (高溫、高壓）高溫、高壓）和化學(xué)條件（單質(zhì)、化合物）無關(guān)和化

2、學(xué)條件（單質(zhì)、化合物）無關(guān), ,射線的射線的能量很大能量很大說明不是核外電子發(fā)出，因此說明不是核外電子發(fā)出，因此射線射線是從核內(nèi)放出是從核內(nèi)放出說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)鋇鈾云母鋇鈾云母翠砷銅鈾礦翠砷銅鈾礦斜水鉬鈾礦斜水鉬鈾礦鈾鈣石礦鈾鈣石礦 放射性不是少放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于數(shù)大于8282的所有元的所有元素，都能自發(fā)的放素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)出射線，原子序數(shù)小于小于8383的元素，有的元素，有的也具有放射性的也具有放射性放大了放大了10001000倍的鈾礦石倍的鈾礦石二、原子核的組成二、原子核的組成 放射

3、性現(xiàn)象中放出的射線都是從原子核放射性現(xiàn)象中放出的射線都是從原子核內(nèi)釋放出來的，這表明原子核也有內(nèi)部內(nèi)釋放出來的，這表明原子核也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu). . 原子核內(nèi)究竟還有什么結(jié)構(gòu)？原子核內(nèi)究竟還有什么結(jié)構(gòu)？ 原子核又是由什么粒子組成的呢？原子核又是由什么粒子組成的呢？ 質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) 19191919年，盧瑟福用年，盧瑟福用粒子粒子轟擊轟擊氮核氮核，得到，得到了了質(zhì)子質(zhì)子。經(jīng)過研究證明，質(zhì)子帶正電荷，。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)量的等于一個電子質(zhì)量的18361836倍倍. .進一步研究進一步研究表明，質(zhì)子的

4、性質(zhì)和氫原子核的性質(zhì)完全表明，質(zhì)子的性質(zhì)和氫原子核的性質(zhì)完全相同，所以質(zhì)子就是氫原子核相同，所以質(zhì)子就是氫原子核. .Kgmp27106726231. 1 同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質(zhì)子。出了質(zhì)子。-質(zhì)子是原子核的組成部分。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？原子核是否只是由質(zhì)子組成呢？核的質(zhì)量核的質(zhì)量質(zhì)子質(zhì)量質(zhì)子質(zhì)量核的電量核的電量質(zhì)子電量質(zhì)子電量？盧瑟福盧瑟福預(yù)言預(yù)言原子核內(nèi)存在原子核內(nèi)存在中子中子核的質(zhì)量核的質(zhì)量質(zhì)子質(zhì)量質(zhì)子質(zhì)量核的電量核的電量質(zhì)子電量質(zhì)子電量 中子的發(fā)現(xiàn)中子的發(fā)現(xiàn) 19321932年英國物理學(xué)家查德威克用

5、年英國物理學(xué)家查德威克用粒子轟粒子轟擊鈹核擊鈹核又發(fā)現(xiàn)了又發(fā)現(xiàn)了中子中子，通過研究證明中子，通過研究證明中子的質(zhì)量和質(zhì)子的質(zhì)量基本相同，但是不帶的質(zhì)量和質(zhì)子的質(zhì)量基本相同，但是不帶電電. .是中性粒子是中性粒子. .Kgmn27106749286. 1XAzX表示表示元素符號元素符號Z Z表示表示質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)A表示表示質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù))2(, 4,242個中子即有質(zhì)量數(shù)為個質(zhì)子有表示氦原子核He)143(,235,9223592個中子即有質(zhì)量數(shù)為個質(zhì)子有表示鈾原子核UXAz 如質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不如質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，（質(zhì)量數(shù)當(dāng)然不同），同，（質(zhì)量數(shù)當(dāng)然不同），則互為同位素。則互為同位素。)(

6、11氫H)(21重氫H)(31氚H 在放射性現(xiàn)象中放出的射線是什么東西在放射性現(xiàn)象中放出的射線是什么東西呢？呢？ 它們除了能穿透黑紙使照相底片感光的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？性質(zhì)以外，還有些什么性質(zhì)呢？ 這些射線帶不帶電呢？這些射線帶不帶電呢？三、對射線的研究三、對射線的研究放射型物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：放射型物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：射線射線射線射線射線射線電離能力電離能力貫穿能力貫穿能力速度速度成分成分氦原氦原子核子核高速高速電子流電子流高能量高能量電磁波電磁波1/101/10光光速速接近光接近光速速光速光速弱弱較強較強很強很強很容易很容易較弱較弱更小更小閱讀

7、課文填寫表格：閱讀課文填寫表格：射線射線根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向和磁場方向的關(guān)系可以根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向和磁場方向的關(guān)系可以確定，偏轉(zhuǎn)較小的一束由帶正電荷的粒子組確定，偏轉(zhuǎn)較小的一束由帶正電荷的粒子組成，我們把它叫做成，我們把它叫做射線，射線，射線由帶正電射線由帶正電的的粒子組成粒子組成. .科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)每個科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)每個粒子粒子帶的正電荷是電子電荷的帶的正電荷是電子電荷的2 2倍，倍，粒子質(zhì)量大粒子質(zhì)量大約等于氦原子的質(zhì)量約等于氦原子的質(zhì)量. .進一步研究表明進一步研究表明粒子粒子就是氦原子核就是氦原子核. .由于由于粒子的質(zhì)量較大，所以粒子的質(zhì)量較大，所以射線的穿透射線的穿透本領(lǐng)最小，我

8、們用一張厚紙就能把它擋住本領(lǐng)最小，我們用一張厚紙就能把它擋住. .射線射線與與射線偏轉(zhuǎn)方向相反的那束射線帶負(fù)電射線偏轉(zhuǎn)方向相反的那束射線帶負(fù)電荷，我們把它叫做荷，我們把它叫做射線射線. .研究發(fā)現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)射線射線由帶負(fù)電的粒子（由帶負(fù)電的粒子（粒子）組成粒子）組成. .進一步研進一步研究表明究表明粒子就是電子粒子就是電子. .射線的穿透本領(lǐng)較強，很容易穿透黑紙，射線的穿透本領(lǐng)較強，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板還能穿透幾厘米厚的鋁板. . 射線射線中間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的那束射線叫做中間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的那束射線叫做射線，射線，研究表明，研究表明，射線的實質(zhì)是一種波長極短射線的實質(zhì)是一種波長極短的的

9、電磁波電磁波，它不帶電，是中性的，它不帶電，是中性的. .射線的穿透本領(lǐng)極強，一般薄金屬板都射線的穿透本領(lǐng)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和幾厘米厚的鉛板. . 一、一、原子核的原子核的衰變衰變 原子核放出原子核放出 粒子或粒子或 粒子粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ冝D(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ?衰變：放出衰變：放出粒子的衰變，如粒子的衰變，如 衰變：放出衰變：放出 粒子的衰變，如粒子的衰變，如 HeThU422349023892ePaTh0123491234901.1.定義：定義：2.2.種類：種類：原子核發(fā)

10、生衰變時，衰變前后的原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒都守恒 衰變：衰變： 衰變：衰變： HeYXAZAZ4242eYXAZAZ011說明：說明：1. 1. 中間用單箭頭，不用等號；中間用單箭頭，不用等號；2. 2. 是質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒是質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒; ;3. 3. 方程及生成物要以實驗為基礎(chǔ)，不能杜撰。方程及生成物要以實驗為基礎(chǔ)，不能杜撰。3 3規(guī)律：規(guī)律：衰衰變變方方程程4. 4. 本本質(zhì)質(zhì)： ： 衰衰變變： ：核內(nèi)兩個核內(nèi)兩個質(zhì)質(zhì)子和兩個中子子和兩個中子結(jié)結(jié)合成氦核合成氦核 衰衰變變： ：原子核內(nèi)的一個中子原子核內(nèi)的一個中子變變成成質(zhì)質(zhì)子，

11、子， 同同時時放出一個放出一個電電子子. . 射射線線： ：伴隨伴隨著著射射線線和和射射線產(chǎn)線產(chǎn)生的生的. .元素的放射性元素的放射性與元素存在的狀態(tài)無關(guān)，與元素存在的狀態(tài)無關(guān)，放射性表明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。放射性表明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。說明：說明：5 5注意：注意： 一種一種元素元素只能發(fā)生一種衰變，但只能發(fā)生一種衰變，但在一塊放射性在一塊放射性物質(zhì)物質(zhì)中可以同時放出中可以同時放出、和和三種射線。三種射線。HeThU422349023892ePaTh012349123490二、人工核反應(yīng)方程二、人工核反應(yīng)方程粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程 1441717

12、281NHeOH941214260BeHeCn粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程 三、半衰期三、半衰期( (T)T) 1.1.意義：意義：表示放射性元素衰變快慢的物理量表示放射性元素衰變快慢的物理量 2.2.定義：定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間生衰變所需的時間不同的放射性元素其半衰期不同不同的放射性元素其半衰期不同3.公式： TtTtmmNN)21()21(00注意：注意：(1)(1)半衰期的長短是由原子核內(nèi)部本身的因素半衰期的長短是由原子核內(nèi)部本身的因素決定的，與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)決定的，與原子所處的物理、化

13、學(xué)狀態(tài)無關(guān) (2)(2)半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核才適用，對少數(shù)原子核是不適用的子核才適用，對少數(shù)原子核是不適用的平均壽命平均壽命放射性核素的平均存活時間稱為平均壽命。放射性核素的平均存活時間稱為平均壽命。693. 0T思考：思考： ( (鈾鈾) )要經(jīng)過幾次要經(jīng)過幾次衰變和衰變和衰變，才能變?yōu)樗プ?，才能變?yōu)?( (鉛鉛) )？它的中子？它的中子數(shù)減少了多少？數(shù)減少了多少？U23892Pb206828 8次次 衰變，衰變，6 6次次 衰變，衰變，中子數(shù)減少中子數(shù)減少 22 22個個. .礦石中含有礦石中含有A A、B B兩種放射性元素，已知兩種放射

14、性元素，已知A A元素的半衰期為元素的半衰期為1010天，天，B B元素的半衰期元素的半衰期為為3030天，經(jīng)過天，經(jīng)過6060天后，兩種放射性元素天后，兩種放射性元素的質(zhì)量恰好相等，則礦石中的質(zhì)量恰好相等，則礦石中A A、B B兩種元兩種元素原來質(zhì)量之比是素原來質(zhì)量之比是 262121BAmm1616：1 1例例2 2：一塊氡：一塊氡(Rn)222(Rn)222放在天平的左盤放在天平的左盤時，需在天平的右盤加時，需在天平的右盤加444444g g砝碼，天砝碼，天平才能處于平衡，氡平才能處于平衡，氡222222發(fā)生發(fā)生衰變，衰變，經(jīng)過一個半衰期以后，欲使天平再次經(jīng)過一個半衰期以后，欲使天平再次

15、平 衡 ， 應(yīng) 從 右 盤 中 取 出 的 砝 碼 為平 衡 ， 應(yīng) 從 右 盤 中 取 出 的 砝 碼 為（ ）A A222g B222g B8g8gC C2g D2g D4g4gD D練習(xí)：在垂直于紙面的勻強磁場中，有一原來練習(xí)：在垂直于紙面的勻強磁場中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運動軌跡如圖所示。由圖可以判定和反沖核的運動軌跡如圖所示。由圖可以判定（ ）A A、該核發(fā)生的是該核發(fā)生的是衰變衰變B B、該核發(fā)生的是該核發(fā)生的是衰變衰變C C、磁場方向一定垂直于磁場方向一定垂直于紙面向里紙面向里D D、不能判定磁場方向向

16、不能判定磁場方向向里還是向外里還是向外abBD靜止靜止在在勻強磁場勻強磁場中的放射性元素發(fā)生衰變后中的放射性元素發(fā)生衰變后1 1、放出的粒子與反沖核的動、放出的粒子與反沖核的動量大小相等，量大小相等， 方向相反方向相反2 2、粒子粒子與反沖粒子的運動軌跡是與反沖粒子的運動軌跡是外切圓外切圓 粒子粒子與反沖粒子的運動軌跡是與反沖粒子的運動軌跡是內(nèi)切圓內(nèi)切圓小結(jié)：小結(jié)：盧瑟福通過人工方法實現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，盧瑟福通過人工方法實現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門。人類第一次打開了原子核的大門。 一、核反應(yīng)一、核反應(yīng)粒子粒子鋁鋁箔箔熒熒光光屏屏氮氣氮氣顯微鏡顯微鏡HOHeN11178421

17、47核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊 下產(chǎn)生新原子核的過程。下產(chǎn)生新原子核的過程。注意：注意：核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒核反應(yīng)是原子核的變化，化學(xué)核反應(yīng)是原子核的變化，化學(xué) 反應(yīng)是核外電子的變化反應(yīng)是核外電子的變化nPAlHe103015271342二、人工放射性同位素二、人工放射性同位素1934年，居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過年，居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過粒子轟擊的鋁片粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷中含有放射性磷P3015 是磷的一種同位素，自然界沒有天然的是磷的一種同位素，自然界沒有天然的 ，它是通過核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。它是通過核反應(yīng)生成的人工放射性

18、同位素。P3015有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素eSi0130413015P與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：性同位素：1 1、放射強度容易控制、放射強度容易控制2 2、可以制成各種需要的形狀、可以制成各種需要的形狀3 3、半衰期更短、半衰期更短4 4、放射性廢料容易處理、放射性廢料容易處理（1 1）射線的利用）射線的利用三、放射性同位素的應(yīng)用三、放射性同位素的應(yīng)用（2 2）作為示蹤原子的應(yīng)用）作為示蹤原子的應(yīng)用（3 3）半衰期的應(yīng)用）半衰期的應(yīng)用（1 1）在核電站的核反應(yīng)堆外層用）在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥厚厚的水泥來防止放射線的外泄來防止放射線的外泄（2 2）用過的核廢料要放在很厚很厚的）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬重金屬箱箱內(nèi)，并埋在深海里內(nèi)，并埋在深海里（3 3）在生活中要有防范意識，盡可能）在生活中要有防范意識，盡可能遠離放遠離放射源射源四、放射性的防護四、放射性的防護核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑操作放射性物質(zhì)的設(shè)備操作放射性物質(zhì)的設(shè)備在防護狀態(tài)下操作放射性物質(zhì)在防護狀態(tài)下操作放射性物質(zhì) 練習(xí)：靜止在勻強磁場中的某放