2024-2025學(xué)年高中物理第4章第1節(jié)走進(jìn)原子核教案粵教版選修3-5

PAGE7-第一節(jié)走進(jìn)原子核[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解自然放射現(xiàn)象及其意義.2.知道放射性及放射性元素的概念.3.了解質(zhì)子的發(fā)覺過程.4.了解盧瑟福對原子核內(nèi)粒子的猜想，及中子的發(fā)覺過程.5.知道原子核的組成．一、放射性的發(fā)覺1．放射性：物質(zhì)放射出射線的性質(zhì)叫做放射性．2．放射性元素：具有放射性的元素叫放射性元素．能自發(fā)地放出射線的元素叫做自然放射性元素．二、原子核的組成1．質(zhì)子的發(fā)覺2．中子的發(fā)覺3．原子核的組成由質(zhì)子和中子組成，它們統(tǒng)稱為核子．4．原子核的符號是：eq\o\al(A,Z)X.其中X是元素符號，A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示電荷數(shù)，中子數(shù)等于A－Z.1．正誤推斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)只有原子序數(shù)大于83的元素才具有放射性． (×)(2)放射性的發(fā)覺揭示了原子核結(jié)構(gòu)的困難性． (√)(3)質(zhì)子是盧瑟福用α粒子轟擊鋁核時發(fā)覺的． (×)(4)中子是查德威克用α粒子轟擊鈹核時發(fā)覺的． (√)(5)原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍． (√)2．與原子核內(nèi)部改變有關(guān)的現(xiàn)象是()A．電離現(xiàn)象 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象C．自然放射現(xiàn)象 D．α粒子散射現(xiàn)象C[電離現(xiàn)象是核外電子脫離原子核的束縛，光電效應(yīng)是核外電子躍遷，α粒子散射現(xiàn)象也是在原子核外進(jìn)行的，沒有涉及原子核內(nèi)部的改變，只有自然放射現(xiàn)象是在原子核內(nèi)部發(fā)生的．]3．一個eq\o\al(234,91)Pa原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核子數(shù)分別為()A．91個、91個、234個 B．143個、91個、234個C．91個、143個、234個 D．234個、91個、143個C[原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子，eq\o\al(234,91)Pa的原子序數(shù)為91，即質(zhì)子數(shù)為91，核子數(shù)為234，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，為234－91＝143，C選項正確，A、B、D選項錯誤．]質(zhì)子和中子的發(fā)覺1.質(zhì)子的發(fā)覺(1)試驗背景：電子的發(fā)覺使人們相識到，原子不再是構(gòu)成物質(zhì)的基本單位．進(jìn)一步探討發(fā)覺，原子的中心有一個原子核，原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量．原子核的結(jié)構(gòu)如何？1919年，盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的試驗．(2)試驗裝置(如圖)：T進(jìn)氣孔、A放射源、F鋁箔、S熒光屏、M顯微鏡、C真空容器．(3)試驗過程：容器C里放有放射性物質(zhì)A，從A放射出的α粒子射到鋁箔F上，適當(dāng)選取鋁箔的厚度，使α粒子恰好被它完全汲取，而不能透過．在F的后面放一熒光屏S，M是顯微鏡，通過M可以視察到S是否有閃光．(4)試驗現(xiàn)象：起先，S上無閃光(因為α粒子沒有穿過鋁箔)．打開進(jìn)氣孔T的閥門，通入氮氣，可以視察到S上有閃光．(5)試驗分析：容器C中通入氮氣后，用顯微鏡視察到熒光屏上有閃光，閃光肯定是α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子透過鋁箔引起的．(6)新粒子性質(zhì)探討：①把這種粒子引進(jìn)電磁場中，依據(jù)它在電磁場中的偏轉(zhuǎn)，測出了它的質(zhì)量和電量，進(jìn)而確定它就是氫原子核，又叫質(zhì)子．用符號表示為eq\o\al(1,1)H或eq\o\al(1,1)p.②1925年，英國物理學(xué)家布拉凱特通過云室照片分析表明，α粒子擊中氮原子核后形成一個復(fù)核，而這個復(fù)核不穩(wěn)定，生成后隨即發(fā)生改變，放出一個質(zhì)子．③人們用同樣的方法從其他元素的原子核中也轟擊出了質(zhì)子．(7)試驗結(jié)論：質(zhì)子是原子核的組成部分．2．中子的發(fā)覺(1)發(fā)覺背景：有人猜想原子核是由質(zhì)子組成的，但人們發(fā)覺除氫元素外，全部元素的原子核的質(zhì)量大體上是質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍，但原子核的電荷數(shù)僅僅是質(zhì)量數(shù)的一半或者更少一些．(2)猜想：原子核不僅僅是由質(zhì)子組成的，盧瑟福預(yù)想原子核內(nèi)存在著質(zhì)量跟質(zhì)子相近的不帶電的中性粒子，他將其稱為中子．(3)探討過程．①科學(xué)家在1930年利用Po放出的α射線轟擊鈹原子核時，產(chǎn)生了一種看不見的貫穿實力很強(qiáng)、不受電場和磁場影響的射線．②1932年，約里奧·居里夫婦發(fā)覺假如用來自鈹?shù)纳渚€去轟擊石蠟，能從石蠟中打出質(zhì)子，如圖所示．③1932年，查德威克進(jìn)一步探討這種射線時發(fā)覺，這種射線是一種不帶電的、質(zhì)量接近質(zhì)子的粒子流，即是盧瑟福猜想的中子．④結(jié)論：中子是原子核的組成部分．【例1】如圖所示為查德威克探討原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的試驗示意圖，由自然放射性元素釙(Po)放出α射線轟擊鈹時會產(chǎn)生粒子流a，用粒子流a轟擊石蠟后會打出粒子流b，下列說法正確的是()A．a(chǎn)為質(zhì)子，b為中子B．a(chǎn)為γ射線，b為中子C．a(chǎn)為中子，b為γ射線D．a(chǎn)為中子，b為質(zhì)子D[不行見的粒子轟擊石蠟時打出的應(yīng)是質(zhì)子，因為質(zhì)子就是氫核，而石蠟中含有大量氫原子，轟擊石蠟的不行見粒子應(yīng)當(dāng)是中子，故D正確．]1．盧瑟福發(fā)覺質(zhì)子后，預(yù)想到原子核中還有中子的存在，其推斷依據(jù)與下列事實相符的是()A．電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等B．原子核的質(zhì)量大約是質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍C．原子核的核電荷數(shù)只是質(zhì)量數(shù)的一半或少一些D．質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相等C[盧瑟福發(fā)覺原子核的核電荷數(shù)與原子核的質(zhì)量數(shù)不相等，大約是原子核質(zhì)量數(shù)的一半或少一些，因此預(yù)想到在原子核內(nèi)還存在有質(zhì)量而不帶電的中性粒子，即中子，故符合事實的是C.]原子核的組成1.原子核(符號eq\o\al(A,Z)X)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．對核子數(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)量差別特別微小，二者統(tǒng)稱為核子，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和等于核子數(shù)．(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個整數(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)量的總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個整數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)．【例2】已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問：(1)鐳核中有幾個質(zhì)子？幾個中子？(2)鐳核所帶的電荷量是多少？(3)呈中性的鐳原子，核外有幾個電子？[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)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≈1.41×10－17(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)88138(2)1.41×10－17C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肯定是質(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．訓(xùn)練角度1：對原子核表示方法的理解2．(多選)元素X的原子核可用符號eq\o\al(b,a)X表示，其中a、b為正整數(shù)，下列說法正確的是()A．a(chǎn)等于此原子核中的質(zhì)子數(shù)，b等于此原子核中的中子數(shù)B．a(chǎn)等于此原子核中的中子數(shù)，b等于此原子核中的質(zhì)子數(shù)C．a(chǎn)等于此元素的原子處于電中性狀態(tài)時核外電子數(shù)D．b等于此原子核中的質(zhì)子數(shù)加中子數(shù)CD[符號eq\o\al(b,a)X中，b為質(zhì)量數(shù)，a為核電荷數(shù)，中子數(shù)為b－a，故A、B均錯；當(dāng)X為中性狀態(tài)時，核外電子數(shù)等于a，又因核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)，C、D對．]訓(xùn)練角度2：對同位素的理解3．同位素是指()A．質(zhì)子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子B．核子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子C．核子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的原子D．中子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子A[原子序數(shù)相同(即核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)相同)而質(zhì)量數(shù)不同(即核子數(shù)不同)的元素互為同位素．]課堂小結(jié)知識脈絡(luò)1.物質(zhì)放射射線的性質(zhì)稱為放射性．放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，叫作自然放射現(xiàn)象.2.原子核由質(zhì)子和中子組成.1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核獲得了質(zhì)子，1932年查德威克證明白中子的存在.3.1896年，法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)覺自然放射現(xiàn)象，揭開了人們探討原子核結(jié)構(gòu)的序幕.1．自然放射現(xiàn)象的發(fā)覺揭示了()A．原子不行再分B．原子的核式結(jié)構(gòu)C．原子核還可再分D．原子核由質(zhì)子和中子組成C[本題涉及物理學(xué)史的一些學(xué)問．湯姆孫發(fā)覺了電子說明原子也可再分；盧瑟福通過α粒子散射試驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)；貝可勒爾發(fā)覺了自然放射現(xiàn)象，說明白原子核也是有著困難的結(jié)構(gòu)的；自然放射現(xiàn)象的發(fā)覺揭示了原子核還可再分；盧瑟福用α粒子轟擊氮核，發(fā)覺了質(zhì)子，查德威克用α粒子轟擊鈹核打出了中子，使人們相識到原子核是由質(zhì)子和中子組成的．所以正確選項為C.]2．(多選)關(guān)于質(zhì)子和中子，下列說法正確的是()A．原子核由質(zhì)子和中子組成B．質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子C．質(zhì)子帶正電，中子不帶電D．質(zhì)子和中子都是盧瑟福通過試驗發(fā)覺的ABC[中子是由查德威克發(fā)覺的．]3．(多選)eq\o\al(228,88)Ra是鐳eq\o\al(228,88)Ra的一種同位素，對于這兩種鐳的原子而言，下列說法正確的是()A．它們具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的質(zhì)量數(shù)B．它們具有相同的中子數(shù)和不同的原子序數(shù)C．它們具有相同的核電荷數(shù)和不同的中子數(shù)D．它們具有相同的核外電子數(shù)和不同的化學(xué)性質(zhì)AC[原子核的原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子數(shù)都是相等的，且原子核的質(zhì)量數(shù)(核子數(shù))等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和．由此知這兩種鐳的原子，核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)均為