高中物理 19.1原子核的组成（探究导学课型）课件 新人教版选修3-5

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1、第十九章 原 子 核 1 原子核的组成 1.知道什么是放射性及放射性元素。 2.知道三种射线线的特性,知道原子核的组组成,会正确书书写原子核 符号。 3.通过过核结结构模型的探究,经历经历 分析和解决问题问题 的过过程,体会 物理的研究方法。 一、天然放射现现象 1.天然放射现现象: (1)天然放射现现象的发现发现 :1896年,法国物理学家_发发 现现,铀铀和含铀铀的矿矿物能发发出看不见见的射线线,这这种射线线可使被黑 纸纸包裹的照相底版_。 贝贝可勒尔 感光 (2)放射性和放射性元素: 放射性:物质质_的性质质。 放射性元素:具有_的元素。 原子序数大于或等于83的元素,都是_元素,原子序

2、数 小于83的元素有的也具有放射性。 (3)天然放射性元素:能_发发出射线线的放射性元素。 发发射射线线 放射性 放射性 自发发地 2.三种射线线: (1)射线实际线实际 上就是_,速度可达光速的 ,其_ 能力强,_能力较较差,在空气中只能前进进几厘米,用_ 就能把它挡挡住。 (2)射线线是高速_,它速度很大,可达光速的99%,它的 _能力较较弱,穿透能力较较强,很容易穿透黑纸纸,也能穿透几 毫米厚的_。 氦原子核电电离 穿透一张纸张纸 电电子流 电电离 铝铝板 (3)射线呈电中性,是能量很高的_,它的_作用更 小,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的_和几十厘米 厚的混凝土。 电磁波电离 铅

3、板 二、原子核的组组成 1.质质子:质质子是_用粒子轰击轰击 氮核时发现时发现 的一种新的带带 正电电的粒子。 2.中子:原子核内存在着一种_与质质子非常接近,但是不带带 _的粒子,这这种粒子叫做中子。中子是由_发现发现 的。 3.核子:质质子和中子除了是否带电带电 的差异以及质质量上的微小差 别别外,其余性质质十分相似,而且都是_的组组成成分,统统称为为 核子。 卢卢瑟福 质质量 电电查查德威克 原子核 4.原子核的符号: 质子数 质子数 5.同位素: (1)定义义:具有相同_而_不同的原子,在元素周期 表中处处于_位置,因而互称同位素。 例如,氢氢有三种同位素:_(通常所说说的氢氢),氘氘

4、(也叫重氢氢),氚氚 (也叫超重氢氢),符号分别别是_。 碳有两种同位素,符号分别别是_。 质质子数中子数 同一 氕氕 (2)性质质:原子核的_数决定了核外 _,也决定了电电子 在核外的分布情况,从而决定了这这种元素的化学性质质,因而同种 元素的同位素具有相同的_性质质。 质质子电电子数 化学 1.判一判: (1)天然放射现现象是通过实验发现过实验发现 的。 ( ) (2)任何物质质都有放射性。 ( ) (3)天然放射现现象说说明了原子核有复杂杂的结结构。 ( ) (4)质质量数就是原子核的质质量。 ( ) (5)在元素周期表中处处在同一个位置上,而质质量数不同的元素叫 同位素。 ( ) 提示

5、:(1)。天然放射性是法国物理学家贝可勒尔将用黑纸包 好的照相底版和铀放在一起,底版感光时偶然发现的。 (2)。原子序数大于83的元素和个别的原子序数小于83的元 素有放射性。 (3)。因为放射性的射线来自原子核,所以原子核有复杂的结 构。 (4)。质量数是中子和质子的总个数,不是指原子核的质量。 (5)。质子数相同而中子数不同的原子,在元素周期表中处于 同一个位置,这样的元素互称同位素。 2.想一想: (1)所有的放射现现象都是天然放射现现象吗吗?为为什么? 提示:不都是。放射性元素自发地放出射线的现象才是天然放 射现象,若放出射线不是自发进行的,就不是天然放射现象。 (2)若在含有、三种射

6、线经过线经过 的空间间施加电场电场 (方向 与射线线出射方向垂直),射线线能分成三束吗吗? 提示:能分成三束。三种射线的带电情况各不相同,它们在电场 中的受力情况不同,故可分成三束。 主题题一 射线线的本质质和特性的确定 【问题探究】 1.射线线的电电性是如何确定的? 提示:根据电场或磁场对射线的作用,即根据射线在电磁场中的 偏转情况来确定它们的电性。 2.怎样样用磁场场和电场对电电场对电 荷作用力的方向来确定射线线的电电性? 提示:把放射源放入由铅做成的容器中,射线只能从容器的小孔 射出,成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场,发现射线 如图甲所示: 射线分成三束,射线在磁场中发生偏转,受

7、到力的作用,这个 力是洛伦兹力,说明其中的两束射线是带电粒子。 根据感光的位置和左手定则可以知道,带正电的射线向左偏 转,这种射线叫射线;带负电的射线向右偏转,这种射线叫 射线;不偏转的叫射线。 带电粒子在电场中要受电场力的作用, 可以加一偏转电场来判断三种射线的带 电性质,如图乙所示。 3.结结合下表探究三种射线线的组组成和特性。 射线线种类类组组 成速度贯贯穿本领领电电离作用 射线线粒子是 _ 约约 c 很小,一张张_ 就能挡挡住 _ 射线线粒子是高 速_ 接近c 很大,能穿过过几 毫米厚的_ _ 射线波长长很短的 _ 等于c 最大,能穿过过几 厘米厚的_ _ 氦原子核 电电子流 薄纸纸

8、很强 铝铝板 较较弱 电电磁波铅铅板 很小 4.天然放射现现象使人们认识们认识 到原子核是有结结构的,为为什么说说射 线线来自原子核的内部?为为什么说说原子核是可分的,是有结结构的? 提示:因为实验发现,任何一种具有放射性的元素,无论它是以 单质形式存在还是以化合物形式存在,都具有放射性,而且放射 性的强度也不受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质 取决于原子的核外电子,这说明射线与核外电子无关,也就是说 射线来自原子核的内部,从而说明原子核是可分的,是有结构的 。 5.每一种放射性元素一定是同时时放出三种射线吗线吗 ? 提示:一般情况下放射性元素同时放出两种射线,即射线和 射线或射线和射

9、线。 6.当温度降到很低时时,放射现现象是否就停止了? 提示:元素具有放射性是由原子核本身的性质决定的,跟原子所 处的物理或化学状态无关,不管该元素是以单质形式存在,还是 和其他元素形成化合物,或者对它施加压力,或者降低它的温度 ,它都具有放射性。 【探究总结】 三种射线线在电场电场 或磁场场中的运动动特点 (1)射线线不论论在电场还电场还 是磁场场中,总总是做匀速直线线运动动,不 发发生偏转转。 (2)射线线和射线线在磁场场中的偏转转特点:在匀强磁场场中,和 粒子沿相反方向做匀速圆圆周运动动,且同样样条件下,粒子的 轨轨道半径小,偏转转大。 (3)射线和射线在电场中的偏转特点:在匀强电场中,

10、和 粒子沿相反方向做类平抛运动,且在同样的条件下,粒子的 偏移量大。 如果电场和磁场方向未知,也可以由偏转的大小情况区分射线 的种类。 【即时训练】 1.(多选选)将、三种射线线分别别射入匀强磁场场和匀强电电 场场,图图中表示射线线偏转转情况中正确的是 ( ) 【解题题探究】(1)因为为粒子带带正电电,粒子带负电带负电 ,射线线不 带电带电 ,所以、射线线会在电场电场 或磁场场中_,射线线_。 (2)、粒子在电场电场 中做_,用平抛的规规律研究,在 磁场场中做圆圆周运动动,利用_提供向心力进进行研究。 偏转转不偏转转 类类平抛运动动 洛伦兹伦兹 力 【解析】选A、D。已知粒子带正电,粒子带负电

11、,射线不 带电,根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负 电荷在电场中受电场力方向,可知A、B、C、D四幅图中、 射线的偏转方向都是正确的,但偏转的程度需进一步判断。 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,其半径 将其数据 代入,则粒子与粒子的半径之比为: 选项A正确,选项B错误;对某一确定的x值,、 粒子沿电场线偏转距离之比为 由此可见,C项错误,D项正确。 2.有三种射线线,射线线a很容易穿透黑纸纸,速度接近光速;射线线b可 穿透几十厘米厚的混凝土,能量很高;用射线线c照射带电带电 的导导体 ,可使电电荷很快消失。则则下列判断中正确的是 ( ) A.a是射线线,b是射线线,c是射线线 B

12、.a是射线线,b是射线线,c是射线线 C.a是射线线,b是射线线,c是射线线 D.a是射线线,b是射线线,c是射线线 【解析】选B。由题意知,射线a贯穿能力较强,速度接近光速, 故是射线;射线b贯穿能力很强且能量高,是射线;射线c很 容易使空气电离成为导体,从而将电荷导入大地,是射线。 主题题二 原子核的组组成 【问题探究】 1.结结合我们们已经经学过过的汤汤姆孙发现电孙发现电 子的过过程以及人们们通过过 天然放射性认识认识 原子核是可分的,谈谈一谈谈探索原子微观观世界的 过过程。 提示:汤姆孙通过确定阴极射线的电性和电量,猜测电子来源于 原子,通过换用不同的材料作阴极得到相同的阴极射线,证明

13、了 电子是原子的组成部分;天然放射线是从原子核中射出的,使人 们认识到原子核可分,进而才有质子、中子的发现。人们探索 原子微观世界经历了“实验事实”“猜想(预言)”“实验 验证”的过程。 2.卢卢瑟福对对原子核组组成的认识认识 和贡贡献是什么? 提示:(1)卢瑟福通过粒子轰击氮原子核得到质子,并确定了 质子的电性和电量,猜测质子来源于原子核,通过用粒子轰击 不同原子的原子核都得到相同的质子,证明了质子是原子核的 组成部分。质子带正电荷,电荷量与一个电子所带的电荷量相 等,质量mp=1.672 623 110-27kg。 (2)卢瑟福发现质子是原子核的组成部分后,发现原子核的质量 与电荷量之比大

14、于质子的质量与电荷量之比,所以卢瑟福猜想 原子核内存在质量与质子相同,但不带电的粒子即中子。 3.中子是由谁发现谁发现 的?它有什么特性?质质量有多大呢? 提示:(1)1932年,查德威克通过实验证实了中子的存在。 (2)中子不带电。 (3)质量mn=1.674 928 610-27kg。 4.人们们通过实验过实验 得到了质质子和中子,它们们都是来源于原子核, 所以原子核的组组成和人们们假设设的相同,那么原子核的组组成是怎 样样的? 提示:原子核是由质子和中子构成的,质子带正电,中子不带电 。质子和中子统称为核子,质子数和中子数之和叫核子数。 5.组组成原子核的粒子之间间有什么联联系? 提示:

15、原子核中的两个等式: (1)原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数。 (2)原子核的质量数=核子数=质子数+中子数。 【探究总结】 原子核组组成的三个概念 (1)电电荷数:原子核所带带的电电荷量总总是质质子电电荷量的整数倍,这这 个倍数就叫做原子核的电电荷数。 (2)质质量数:原子核的质质量几乎等于单单个核子质质量的整数倍,这这 个倍数叫做原子核的质质量数。 (3)同位素: 具有相同的质质子数,不同的中子数。 具有相同的化学性质质。 【即时训练】 1.(2014泰安高二检测检测 ) 可以作为为核聚变变材料。下列关 于 的叙述正确的是 ( ) A. 和 互为为同位素 B. 原子核内的中子数为为2 C. 原子核外的电电子数为为2 D. 代表原子核内有2个质质子和3个中子的氦原子 【解析】选C。 的电荷数不同,A错误; 内质子数为2, 中子数为1,中性原子的核外电子数为2,故C正确,B、D错误。 2.据报报道,放射性同位素钬钬 可以有效治疗疗癌症,该该同位素 原子核内中子数与核外电电子数之差是 (