第1節(jié)　認(rèn)識(shí)原子核　

第5章原子核與核能第1節(jié)認(rèn)識(shí)原子核核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)了解放射性現(xiàn)象和放射性元素。(2)知道三種射線的特性。(3)了解原子核的組成，會(huì)正確寫出原子核的符號(hào)。(4)知道同位素的概念及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用?？茖W(xué)思維三種射線的本質(zhì)、特點(diǎn)及應(yīng)用?？茖W(xué)探究(1)了解探究質(zhì)子和中子在發(fā)現(xiàn)過程中運(yùn)用的物理原理。(2)探究三種放射線的穿透能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過對(duì)原子核結(jié)構(gòu)的探究，感悟探索微觀世界的研究方法，強(qiáng)化證據(jù)意識(shí)和推理能力。一、天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)認(rèn)識(shí)三種放射線1．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)(1)發(fā)現(xiàn)：1896年，___________發(fā)現(xiàn)鈾鹽能自發(fā)地放出某種看不見的射線，這種射線能穿透黑紙，使照相底片感光。(2)天然放射現(xiàn)象：物質(zhì)能_________放出射線的現(xiàn)象。(3)放射性：物質(zhì)放出______的性質(zhì)。(4)放射性元素：具有________的元素。貝可勒爾自發(fā)地射線放射性2．認(rèn)識(shí)三種射線(1)α射線：α射線是高速運(yùn)動(dòng)的____________

(He)粒子流，很容易使空氣_____，穿透能力很____，一張_____或一張_____就能將它擋住。(2)β射線：β射線是高速運(yùn)動(dòng)的______

(－

e)流，電離作用較_____，穿透能力較____，能穿透________厚的鋁板。(3)γ射線：γ射線是波長很短的_______，電離作用很____，穿透能力很____，能穿透________厚的鉛板。氦原子核電離弱鋁箔薄紙電子弱強(qiáng)幾毫米電磁波弱強(qiáng)幾厘米二、質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)原子核的組成1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)(1)為了探測(cè)原子核的結(jié)構(gòu)，1919年，_________做了用α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了______。(2)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為

He＋

N―→__________。2．中子的發(fā)現(xiàn)(1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，預(yù)想核內(nèi)還有一種不帶電的中性粒子，并給這種“粒子”起名為______。1932年，查德威克利用_____進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明了中子的存在。(2)發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為

He＋

Be―→_____________。盧瑟福質(zhì)子中子云室3．原子核的組成(1)組成：原子核由_____和_____組成。_____和______統(tǒng)稱為核子，它們的質(zhì)量幾乎相等。(2)原子核的質(zhì)量和質(zhì)量數(shù)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)_____和______的質(zhì)量之和，近似等于核子質(zhì)量的______倍。通常用這個(gè)整數(shù)代表原子核的_________，稱為原子核的________，質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù)。(3)核電荷數(shù)：原子核的電荷數(shù)簡稱__________，等于原子核內(nèi)的______數(shù)，也等于原子核外的______數(shù)，并且核電荷數(shù)就是元素周期表中的_________。質(zhì)子中子質(zhì)子中子質(zhì)子中子整數(shù)相對(duì)質(zhì)量核電荷數(shù)質(zhì)子電子原子序數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)子中子質(zhì)子4．同位素(1)同位素：具有相同________、不同________的原子核互稱同位素。(2)因?yàn)榫哂邢嗤馁|(zhì)子數(shù)，所以同位素是同一種元素；因?yàn)樵雍藘?nèi)中子數(shù)不同，所以同位素的質(zhì)量數(shù)不同；又因?yàn)樵雍送怆娮訑?shù)相同，所以同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。(3)氫的同位素：氕(

H)、_____

(

H)和____

(H)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)氘氚5．核反應(yīng)與核反應(yīng)方程(1)核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生___________的過程。(2)核反應(yīng)方程：用原子核符號(hào)描述____________的式子。1.

1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。(1)貝克勒爾是根據(jù)什么發(fā)現(xiàn)的天然放射現(xiàn)象？(2)貝克勒爾以后又是誰發(fā)現(xiàn)了兩種更強(qiáng)的放射性元素？提示：(1)貝克勒爾是根據(jù)鈾和含鈾的礦物質(zhì)能使用黑紙包住的照相底片感光，發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。(2)后來瑪麗·居里和她丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了釙、鐳兩種放射性元素。新原子核核反應(yīng)過程2．1919年，盧瑟福用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核，從氮原子核中打出了一種新的粒子——質(zhì)子。以后，人們用同樣的方法從氟、鈉、鋁等原子核中都打出了質(zhì)子，由此斷定，質(zhì)子是原子核的組成部分。絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量與電荷量之比都大于質(zhì)子的相應(yīng)比值。盧瑟福猜想，原子核內(nèi)可能還存在著另一種粒子，它的質(zhì)量與質(zhì)子相同，但是不帶電，他把這種粒子叫作中子。1932年，盧瑟福的學(xué)生查德威克通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這個(gè)猜想。請(qǐng)對(duì)以下說法作出判斷：(1)質(zhì)子和中子都不帶電，是原子核的組成成分，統(tǒng)稱為核子。

()(2)原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)。

()(3)同位素具有不同的化學(xué)性質(zhì)。

()(4)原子核的電荷數(shù)就是原子核所帶的電荷量。

()(5)原子核的質(zhì)量數(shù)就是原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總質(zhì)量。

()×√×××新知學(xué)習(xí)(一)|三種射線的特征[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]如圖為三種射線在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。(1)α射線向左偏轉(zhuǎn)，β射線向右偏轉(zhuǎn)，γ射線不偏轉(zhuǎn)說明了什么？提示：說明α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，γ射線不帶電。(2)α粒子的速度約為β粒子速度的十分之一，但α射線的偏轉(zhuǎn)半徑大于β射線的偏轉(zhuǎn)半徑說明什么問題？提示：說明α射線比荷小于β射線的比荷。

[重點(diǎn)釋解]1．三種射線的比較如表所示貫穿本領(lǐng)最弱，用紙能擋住較強(qiáng)，能穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng)，能穿透幾厘米的鉛板對(duì)空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱在空氣中的徑跡粗、短、直細(xì)、較長、曲折最長通過膠片感光感光感光續(xù)表2．三種射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)情況的比較(1)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，α射線偏轉(zhuǎn)半徑較大，β射線偏轉(zhuǎn)半徑較小，γ射線不偏轉(zhuǎn)，如圖甲所示。(2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，α射線偏離較小，β射線偏離較大，γ射線不偏離，如圖乙所示。3．元素的放射性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。也就是說，放射性與元素存在的狀態(tài)無關(guān)，放射性僅與原子核有關(guān)。因此，原子核不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子核也存在著一定結(jié)構(gòu)。[典例體驗(yàn)][典例]

(多選)將α、β和γ三種射線分別垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，假設(shè)α粒子與β粒子速度相同，則下列表示射線偏轉(zhuǎn)情況的圖像中正確的是

(

)/方法技巧/三種射線的比較方法(1)知道三種射線帶電的性質(zhì)，α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電。α、β是實(shí)物粒子，而γ射線是光子流，屬電磁波的一種。(2)在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中，通過其受力及運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的大小來判斷α和β射線偏轉(zhuǎn)方向，由于γ射線不帶電，故運(yùn)動(dòng)軌跡仍為直線。(3)α粒子穿透能力較弱，β粒子穿透能力較強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)，而電離作用相反。

[針對(duì)訓(xùn)練]1.

如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，則x可能是 (

)A．α和β的混合放射源 B．純?chǔ)练派湓碈．α和γ的混合放射源

D．純?chǔ)梅派湓唇馕觯涸诜派湓春陀?jì)數(shù)器之間加上L后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在鋁片和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子，故只有γ射線。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正確。答案：C

2．α、β和γ射線穿透物質(zhì)的能力是不同的，為把輻射強(qiáng)度減到一半，所需鋁板的厚度分別為0.0005cm、0.05cm和8cm。工業(yè)部門可以使用射線來測(cè)厚度。如圖所示，軋鋼廠的熱軋機(jī)上可以安裝射線測(cè)厚儀，儀器探測(cè)到的射線強(qiáng)度與鋼板的厚度有關(guān)，軋出的鋼板越厚，透過的射線越弱。因此，將射線測(cè)厚儀接收到的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，就可以對(duì)鋼板的厚度進(jìn)行自動(dòng)控制。如果鋼板的厚度需要控制為5cm，請(qǐng)推測(cè)測(cè)厚儀使用的射線是 (

)A．α射線 B．β射線C．γ射線

D．可見光解析：根據(jù)α、β、γ三種射線特點(diǎn)可知，γ射線穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，α射線電離能力最強(qiáng)，穿透能力最弱，鋼板厚度控制為5cm，則α、β射線均不能穿透，而γ射線可以穿透，為了能夠準(zhǔn)確測(cè)量鋼板的厚度，探測(cè)射線應(yīng)該用γ射線；隨著軋出的鋼板越厚，透過的射線越弱，而軋出的鋼板越薄，透過的射線越強(qiáng)，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。答案：C

新知學(xué)習(xí)(二)|原子核的組成與數(shù)量關(guān)系[重點(diǎn)釋解]1．原子核的大小、組成和同位素2．對(duì)核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解(1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫作核子數(shù)。(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷等于質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫作原子核的電荷數(shù)。(3)質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)。[典例體驗(yàn)][典例]已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226。試問：(1)鐳核中有多少個(gè)質(zhì)子？多少個(gè)中子？(2)鐳核所帶的電荷量是多少？(3)呈中性的鐳原子，核外有多少個(gè)電子？[解析]

(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)Z為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。(2)鐳核所帶電荷量：Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C。(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88。[答案]

(1)88

138

(2)1.41×10－17C

(3)88/方法技巧/原子核的“數(shù)”與“量”辨析(1)核電荷數(shù)與原子核的電荷量是不同的，組成原子核的質(zhì)子的電荷量都是相同的，所以原子核的電荷量一定是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍，核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫作核電荷數(shù)，而這些質(zhì)子所帶電荷量的總和才是原子核的電荷量。(2)原子核的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是不同的，也與元素的原子量不同。原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總和叫作核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和。

[針對(duì)訓(xùn)練]1．下列關(guān)于原子核的相關(guān)說法中正確的是

(

)答案：A

答案：ACD

新知學(xué)習(xí)(三)|核反應(yīng)方程的書寫[重點(diǎn)釋解]核反應(yīng)方程的書寫規(guī)則(1)核反應(yīng)方程必須遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒。(2)核反應(yīng)方程中的箭頭“―→”表示核反應(yīng)進(jìn)行的方向，不能把箭頭寫成等號(hào)。(3)寫核反應(yīng)方程必須要有實(shí)驗(yàn)依據(jù)，決不能毫無根據(jù)的編造。[典例體驗(yàn)][典例]以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程x、y和z是3種不同的粒子，其中z是 (

)A．α粒子 B．質(zhì)子C．中子

D．電子[答案]

C/方法技巧/書寫核反應(yīng)方程時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)(1)核反應(yīng)過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。(2)核反應(yīng)方程應(yīng)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，不能憑空編造。(3)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會(huì)發(fā)生質(zhì)量的變化。

[針對(duì)訓(xùn)練]答案：D答案：A一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)

物理觀念——三種射線的認(rèn)識(shí)1．(選自人教版新教材課后練習(xí))一個(gè)驗(yàn)電器帶正電，因?yàn)榭諝飧稍?，?yàn)電器金屬箔的張角能維持很長的時(shí)間。現(xiàn)有一束α射線射向這個(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？提示：因?yàn)棣亮Ｗ幽苁箍諝怆婋x，故驗(yàn)電器金屬箔張角會(huì)減小。

科學(xué)思維——中子的發(fā)現(xiàn)過程2．(選自粵教版新教材課后練習(xí))1932年，查德威克用一種中性粒子流轟擊氫原子和氮原子，打出了一些氫核(質(zhì)子)和氮核，其測(cè)量出被打出的氫核和氮核的速度，并由此推算出這種粒子的質(zhì)量而發(fā)現(xiàn)了中子。查德威克認(rèn)為，原子核的熱運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于中性粒子的速度而可以忽略不計(jì)；被碰出的氫核、氮核之所以會(huì)具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的，其中速率最大的應(yīng)該是彈性正碰的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得被碰氫核的最大速度為vH＝3.30×107m/s，被碰氮核的最大速度為vN＝4.50×106m/s，其中已知mN＝14mH。請(qǐng)根據(jù)查德威克的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出中性粒子(中子)的質(zhì)量m與氫核的質(zhì)量mH的關(guān)系。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．(多選)用γ刀治療腦腫瘤時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，據(jù)報(bào)道，我國自主研發(fā)的旋式γ刀性能較好。γ刀治療腦腫瘤主要是利用

(

)A．γ射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)B．γ射線具有很強(qiáng)的電離作用C．γ射線具有很高的能量D．γ射線能很容易地繞過阻礙物到達(dá)目的地解析：γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很弱，波長很短，不易發(fā)生衍射，不會(huì)很容易地繞過阻礙物，但穿透物質(zhì)的本領(lǐng)極強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土，A、C正確，B、D錯(cuò)誤。答案