【同步】高中物理魯科版(2019)選擇性必修3：第5章第1節(jié)認(rèn)識(shí)原子核課件

第5章第1節(jié)認(rèn)識(shí)原子核課標(biāo)要求1.知道什么是放射性及放射性元素。(物理觀念)2.了解三種射線的本質(zhì),知道其特點(diǎn)。(物理觀念)3.了解原子核的組成,知道原子核的表示方法,理解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系。(物理觀念)4.了解同位素的概念。(物理觀念)基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過(guò)關(guān)重難探究·能力素養(yǎng)全提升目錄索引

學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過(guò)關(guān)一、天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1.物質(zhì)能自發(fā)地放出

的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象。物質(zhì)放出

的這種性質(zhì),稱為放射性。具有放射性的元素,稱為放射性元素。

2.瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強(qiáng)的新元素,即

和

。

射線

射線

釙(Po)鐳(Ra)二、認(rèn)識(shí)三種放射線1.α射線:是高速運(yùn)動(dòng)的

粒子流,射出的速率可達(dá)到0.1c,α射線有很強(qiáng)的

作用,很容易使空氣電離,使照相底片感光的作用增強(qiáng),但它的

能力很弱,在空氣中只能飛行幾厘米,用__________________

就能將它擋住。

2.β射線:是

,射出的速率可達(dá)0.99c,穿透能力較強(qiáng),能穿透幾毫米厚的鋁板,但

作用較弱。

3.γ射線:是波長(zhǎng)很短的電磁波,

很強(qiáng),能穿透幾厘米厚的

,但電離作用很弱。

氦原子核電離穿透一張鋁箔或一張薄紙高速運(yùn)動(dòng)的電子流電離穿透能力鉛板三、質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn):1919年,盧瑟福用

轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,質(zhì)子是原子核的組成部分。

2.中子的發(fā)現(xiàn):盧瑟福猜想原子核內(nèi)存在著一種質(zhì)量與質(zhì)子相近,但

的粒子,稱為中子。查德威克利用云室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了______

的存在,中子是原子核的組成部分。

中子α粒子

不帶電四、原子核的組成1.原子核的組成:原子核由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為

。

2.原子核的符號(hào)3.同位素:具有相同

、不同

的原子核互稱同位素。例如,氫有3種同位素

。

核子質(zhì)子數(shù)中子數(shù)4.核反應(yīng):在核物理學(xué)中,原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程稱為核反應(yīng),用原子核符號(hào)描述核反應(yīng)過(guò)程的式子稱為核反應(yīng)方程。核反應(yīng)中,質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒,即核反應(yīng)后的質(zhì)量數(shù)等于核反應(yīng)前的質(zhì)量數(shù),核反應(yīng)后的核電荷數(shù)等于核反應(yīng)前的核電荷數(shù)。盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng):

;

查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng):

。

易錯(cuò)辨析

判一判(1)β射線是高速電子流,很容易穿透黑紙,也能穿透幾毫米厚的鋁板。(

)(2)γ射線是能量很高的電磁波,電離作用很強(qiáng)。(

)(3)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。(

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

)√×提示

γ射線是能量很高的電磁波,電離作用很弱。

×提示

質(zhì)子帶正電。

√(5)同位素具有不同的化學(xué)性質(zhì)。(

)(6)α射線實(shí)際上就是氦原子核,α射線具有較強(qiáng)的穿透能力。(

)×提示

同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。

提示

α射線具有較強(qiáng)的電離能力,但它的穿透能力很弱。

×即學(xué)即用

練一練以下說(shuō)法正確的是(

)C.同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù)D.同一元素的兩種同位素具有不同的中子數(shù)D解析

釷核的質(zhì)量數(shù)為234,質(zhì)子數(shù)為90,所以A錯(cuò)誤;鈹核的質(zhì)子數(shù)為4,中子數(shù)為5,所以B錯(cuò)誤;由于同位素是指質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同,即質(zhì)量數(shù)不同,因而C錯(cuò)誤,D正確。重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究一對(duì)三種射線性質(zhì)的理解情境探究如圖所示為三種射線在磁場(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(shuō)明了什么?(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(shuō)明什么問(wèn)題?要點(diǎn)提示

(1)說(shuō)明α射線帶正電,β射線帶負(fù)電,γ射線不帶電。

知識(shí)歸納α、β、γ三種射線的比較

本質(zhì)不同

種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)質(zhì)量4mp(mp=1.67×10-27

kg)靜止質(zhì)量為零帶電荷量2e-e0速率0.1c0.99cc種類α射線β射線γ射線穿透能力最弱,用一張紙就能擋住較強(qiáng),能穿透幾毫米厚的鋁板最強(qiáng),能穿透幾厘米厚的鉛板電離作用很強(qiáng)較弱很弱在電磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)與α射線反向偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)應(yīng)用體驗(yàn)?zāi)芰c(diǎn)1

對(duì)射線性質(zhì)的比較典例1

如圖所示,R是一種放射性物質(zhì),虛線框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,LL'是一厚紙板,MN是熒光屏。實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)在熒光屏O、P兩處有亮斑,則下列關(guān)于磁場(chǎng)方向、到達(dá)O點(diǎn)的射線、到達(dá)P點(diǎn)的射線的判斷,與實(shí)驗(yàn)相符的是(

)選項(xiàng)磁場(chǎng)方向到達(dá)O點(diǎn)射線到達(dá)P點(diǎn)射線A豎直向上β射線α射線B豎直向下α射線β射線C垂直紙面向內(nèi)γ射線β射線D垂直線面向外β射線γ射線C解析

(比較法)由三種射線的本質(zhì)知,γ射線在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn),O處亮斑為γ射線;能穿過(guò)厚紙板且在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線為β射線,再根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向,結(jié)合左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi),正確選項(xiàng)為C。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)梅派湓碈解析

由三種射線的本質(zhì)和性質(zhì)可以判斷:在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上鋁片后,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小,說(shuō)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(shuō)明穿過(guò)鋁片的粒子中無(wú)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。能力點(diǎn)2

三種射線在電磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)情況的分析典例2

(多選)原子和原子核物理是從射線的研究開(kāi)始的,如圖所示,放射性元素鐳衰變過(guò)程中釋放α、β、γ三種射線(其中α、β速度分別為0.1c、0.99c,質(zhì)量分別為4mp、,電荷量分別為+2e、-e),讓三種射線分別進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B和勻強(qiáng)電場(chǎng)E中,下列表示射線偏轉(zhuǎn)情況正確的是(

)AD解析

已知α粒子帶正電,β粒子帶負(fù)電,γ射線不帶電,根據(jù)正、負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力方向和正、負(fù)電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力方向,可知A、B、C、D四幅圖中,α、β粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的,但偏轉(zhuǎn)的程度需進(jìn)一步針對(duì)訓(xùn)練2如圖所示,一天然放射性物質(zhì)發(fā)出三種射線,經(jīng)過(guò)一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域(方向如圖所示)。調(diào)整電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小,使得在MN上只有a、b兩個(gè)點(diǎn)受到射線的照射,則下面判斷正確的是(

)A.射到b點(diǎn)的一定是α射線B.射到b點(diǎn)的一定是β射線C.射到b點(diǎn)的一定是α射線或β射線D.射到b點(diǎn)的一定是γ射線C解析

γ射線不帶電,在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中它都不受力的作用,只能射到a點(diǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。調(diào)整E和B的大小,既可以使帶正電的α射線沿直線前進(jìn),也可以使帶負(fù)電的β射線沿直線前進(jìn),沿直線前進(jìn)的條件是電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡,即qE=qvB;已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多,當(dāng)α粒子沿直線前進(jìn)時(shí),速度較大的β粒子向右偏轉(zhuǎn),當(dāng)β粒子沿直線前進(jìn)時(shí),速度較小的α粒子也向右偏轉(zhuǎn),故選項(xiàng)C正確,A、B錯(cuò)誤。探究二原子核的組成情境探究1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,如圖所示為α粒子轟擊氮原子核示意圖。(1)人們用α粒子轟擊多種原子核,都打出了質(zhì)子,說(shuō)明了什么問(wèn)題?(2)絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)都大于其質(zhì)子數(shù),說(shuō)明了什么問(wèn)題?要點(diǎn)提示

(1)說(shuō)明質(zhì)子是原子核的組成部分。(2)說(shuō)明原子核中除了質(zhì)子外還有其他粒子。知識(shí)歸納2.基本關(guān)系核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)(Z)=元素的原子序數(shù)=核外電子數(shù);質(zhì)量數(shù)(A)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。3.同位素(1)同位素指質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子核。(2)原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目,進(jìn)而也決定了元素的化學(xué)性質(zhì)。同種元素的原子,質(zhì)子數(shù)相同,核外電子數(shù)也相同,所以有相同的化學(xué)性質(zhì),但它們的中子數(shù)不同,所以它們的物理性質(zhì)不同。應(yīng)用體驗(yàn)典例3

已知鐳的原子序數(shù)是88,原子核的質(zhì)量數(shù)是226。試問(wèn):(1)鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子、幾個(gè)中子?(2)鐳核所帶電荷量是多少?(3)若鐳原子呈現(xiàn)中性,它核外有幾個(gè)電子?答案

(1)88

138

(2)1.408×10-17C

(3)88(4)113∶114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)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=88×1.6×10-19

C=1.408×10-17

C。(3)鐳原子呈中性,則核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù),故核外電子數(shù)為88。

規(guī)律方法

原子核的“數(shù)”與“量”的辨析技巧(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,我們把核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫核電荷數(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)子和中子的總數(shù)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3(2023全國(guó)甲卷)在下列兩個(gè)核反應(yīng)方程中X和Y代表兩種不同的原子核,以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù),則(

)A.Z=1,A=1 B.Z=1,A=2C.Z=2,A=3 D.Z=2,A=4D解析

設(shè)Y的電荷數(shù)為Z1,質(zhì)量數(shù)為A1,由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得A+14=A1+17,Z+7=Z1+8,A1+7=2A,Z1+3=2Z,解得Z=2,A=4,選項(xiàng)D正確。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)123451.關(guān)于三種射線的說(shuō)法正確的是(

)A.γ射線就是中子流B.α射線有較強(qiáng)的穿透能力C.電離作用最強(qiáng)的是γ射線D.β射線是高速電子流D解析

γ射線是高頻率的電磁波,它是伴隨α或β衰變放出的,故A錯(cuò)誤;三種射線中穿透能力最強(qiáng)的是γ射線,α射線穿透能力最弱,電離作用最強(qiáng)的是α射線,γ射線電離作用最弱,故B、C錯(cuò)誤;β射線是原子核內(nèi)的中子變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)放出的電子,是高速的電子流,故D正確。12345分別表示(

)A.4為核子數(shù),2為中子數(shù)B.4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和,2為質(zhì)子數(shù)C.4為核外電子數(shù),2為中子數(shù)D.4為中子數(shù),2為質(zhì)子數(shù)B1234512345