高考物理二輪專題突破專題八波粒二象性原子和原子核教案

1、學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載一、學(xué)習(xí)目標(biāo)專題八 波粒二象性 原子和原子核1、把握光電效應(yīng)與光的粒子性 2、把握原子能級(jí)躍遷和原子核的衰變規(guī)律 3、學(xué)會(huì)核反應(yīng)方程 的書寫、質(zhì)量虧損和核能的運(yùn)算二、課時(shí)支配 2 課時(shí) 三、教學(xué)過程（一）學(xué)問梳理 1. 氫原子能級(jí)圖 1 能級(jí)圖如圖 1 所示 . 圖 1 2 一群氫原子處于量子數(shù)為n 的激發(fā)態(tài) 時(shí),可能輻射出的光譜線條數(shù)：NC nnn. 22. 原子核的衰變衰變類型衰變方程衰變實(shí)質(zhì)衰變規(guī)律衰變 衰變A ZXA4 Z2Y4 2HeA ZXA Z1Y01e 2 個(gè)質(zhì)子和 2 個(gè)中子結(jié)合成一整 體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子21 11H2 0n4 2He1 0n1 1

2、H01e 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒3. 核能 1 原子核的結(jié)合能：克服核力做功,使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)吸取的能量,或如干單個(gè)核 子在核力的作用下結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量 . 2 質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差,留意質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同 的概念 . 學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載3 質(zhì)能方程： Emc 2,即肯定的能量和肯定的質(zhì)量相聯(lián)系,物體的總能量與它的質(zhì)量成正比 . 4. 光電效應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)律1 任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率,入射光的頻率必需大于這個(gè)頻率,才能產(chǎn)生光電效應(yīng) . 2 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān),只隨入射光的頻率增大而增大 . 3 入射光照耀到金屬板上時(shí),光電

3、子的發(fā)射 幾乎是瞬時(shí)的,一般不會(huì)超過 109s. 4 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí),光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比 . 5. 光電效應(yīng)方程1 光電子的最大初動(dòng)能跟入射光子的能量h和逸出功 W 0 的關(guān)系為：1 2mv 2h W 0. 2 極限頻率 cW h. （二）典例精講高考題型一 光電效應(yīng)與光的粒子性【例 1】 多項(xiàng) 2022 全國乙卷351 改編 現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)試驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí),有光電流產(chǎn)生 . 以下說法正確選項(xiàng) A. 保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大B. 入射光的頻率變高,飽和光電流變大C. 入射光的頻率變高,光電子的最大初動(dòng)能變大D.

4、保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生解析 在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來打算,與頻率無關(guān),光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大,因此 A正確, B錯(cuò)誤；依據(jù) Ekh W 0 可知,對(duì)于同一光電管,逸出功 W0 不變,當(dāng)頻率變高時(shí),最大初動(dòng)能 Ek變大,因此 C 正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知,當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無論光照強(qiáng)度多 大,都不會(huì)有光電流產(chǎn)生,因此 D錯(cuò)誤 . 答案 AC 歸納小結(jié)1. 處理光電效 應(yīng)問題的兩條線索一是光的頻率,二是光的強(qiáng)度,兩條線索對(duì)應(yīng)的關(guān)系是：1 光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大 .2 光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大 . 2.

5、 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ekh W 0 的爭論對(duì)象是金屬表面的電子,光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大 如圖 2 所示 ,直線的斜率為 h,直線與 軸的交點(diǎn)的物理意義是極限頻率 學(xué)習(xí)好資料. 歡迎下載c,直線與 Ek軸交點(diǎn)的物理意義是逸出功的負(fù)值圖 2 高考題型二原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)躍遷. 用光子能量為13.06eV 的光照耀一群處于基態(tài)【例 2】 多項(xiàng) 如圖 3 所示為氫原子的能級(jí)圖的氫原子,以下說法正確選項(xiàng) 圖 3 A. 氫原子可以輻射出連續(xù)的各種波長的光B. 氫原子可能輻射出 10 種不同波長的光C. 氫原子從 n4 的能級(jí)向 n3 的能級(jí)躍遷時(shí)輻射光的波長最短D. 輻射光中,光子能量

6、為 0.31eV 的光波長最長解析 氫原子只能輻射出不連續(xù)的幾種波長的光 . 故 A 錯(cuò)誤；由于 13.6 13.06 eV 20.54eV ,知?dú)湓幽軌蜍S遷到第 5 能 級(jí),依據(jù) C 510 知可能觀測到氫原子輻射的不同波長的光有 10種. 故 B正確；從 n5 能級(jí)躍遷到 n1 能級(jí)輻射的光子能量最大,波長最短 . 故 C錯(cuò)誤；從 n5 能級(jí)躍遷到 n4 能級(jí)輻射的光子能量最小,波長最長 . 光子能量為 E5E4 0.54 0.85eV 0.31eV. 故 D正確 . 答案 BD 歸納小結(jié)1. 湯姆孫發(fā)覺了電子,密立根測出了電子的電荷量,盧瑟福依據(jù) 粒子散射試驗(yàn)構(gòu)建了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

7、. 玻爾提出的原子模型很好地說明了氫原子光譜的規(guī)律 . 盧瑟福用 粒子轟擊氮核試驗(yàn)發(fā)覺了質(zhì)子,查德威克用 粒子轟擊鈹核發(fā)覺了中子 . 貝可勒爾發(fā)覺了自然放射現(xiàn)象,揭示了原子核是有結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)好資料. 歡迎下載. 居里夫婦首次發(fā)覺了放射性同位素2. 原子的核式結(jié)構(gòu)模型 1 在原子的中心有一個(gè)體積很小、帶正電荷的核,叫做原子核,而電子在核外繞核運(yùn)動(dòng)；2 原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核上,帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋 轉(zhuǎn). 3. 能級(jí)和能級(jí)躍遷：1 軌道量子化核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動(dòng)rnn2r 1 n1,2,3 , 2 能量量子化原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài) 3 吸取或

8、輻射能量量子化EnE1 n 2 n 1,2,3 , 原子在兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)只能吸取或輻射肯定頻率的光子,該光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差打算,即 h EmEn mn. 高考題型三 核反應(yīng)和核能的運(yùn)算【例 3】2022 全國甲卷351 在以下描述核過 程的方程中,屬于 衰變的是 _,屬于 衰變的是 _,屬于裂變的是 _,屬于聚變的是 _. 填正確答案標(biāo)號(hào) 14 14 0A. 6 C7 N1e 32 32 0B. 15P16S1e 238 234 4C. 92 U90 Th2He 14 4 17 1D. 7 N2He8 O1H 235 1 140 94 1E. 92 U0n54 Xe38Sr2

9、 0n 3 2 4 1F. 1H1H2He0n 4 0解析 衰變的反應(yīng)物只有一個(gè),生成物有 2He 或 1e；重核裂變的反應(yīng)物是重核和中子,生成中等質(zhì)量的核并再次放出多個(gè)中子；輕核聚變是輕核合成為中等質(zhì)量的核,故屬于 衰變的是 C；屬于 衰變的是 A、B；屬于裂變的是 E；屬于聚變的是 F. 答案 C AB E F 歸納小結(jié)1. 射線、 射線、 射線之 間的區(qū)分 射 線射線名稱射線實(shí)質(zhì)學(xué)習(xí)好資料歡迎下載光子氦核流電子流速度約為光速的1約為光速的99%光速10電離作用很強(qiáng)較弱很弱貫穿才能很弱較強(qiáng)最強(qiáng)2. 核反應(yīng)、核能、裂變、輕核的聚變1 在物理學(xué)中,原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程,稱

10、為核反應(yīng). 核反應(yīng)方程遵2Emc循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律. 2 質(zhì)能方程：肯定的能量和肯定的質(zhì)量相聯(lián)系,物體的總能量和它的質(zhì)量成正比,即 或 E mc 2. 3 把重核分裂成質(zhì)量較小的核,釋放出核能的反應(yīng),稱為裂變；把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,釋放出核能的反應(yīng),稱為聚變 . 4 核 能 的 計(jì) 算 ： E mc 2 , 其 中 m 為 核 反 應(yīng) 方 程 中 的 質(zhì) 量 虧 損 ； E m 931.5MeV,其中質(zhì)量虧損 m以原子質(zhì)量單位u 為單位 . 5 原子核的人工轉(zhuǎn)變 盧瑟福發(fā)覺質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：14 7 N4 2He17 8 O1 1H 查德威克發(fā)覺中子的核反應(yīng)方程為：9 4Be4 2He126C1 0n 27 13Al 4 2He30 15P1 0n,30 15P30 14Si約里奧 居里夫婦發(fā)覺放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程為：0 1e 四、板書設(shè)計(jì) 1、光電效應(yīng)與光的粒子性 2、原子能級(jí)躍遷和原子核的衰變