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1、第五章 放射性与原子核第一节 天然放射现象 原子结构第二节 原子核衰变第三节 放射性同位素的应用第四节 射线的探测和防护初中物理我们学过，原子是由原子核和绕核运 动的电子组成的。那么，人们是怎样发现这一结构的呢？原 子核可以再分吗？一起进入今天的课程吧！知识回顾这是X光片应用了本节将 要学习的X射线。导入新课那么，X射线是怎样发现的的呢？之后科学家们又发现了什么呢？天然放射现象有什么应用呢？院子的核式结构怎么回事呢？原子核又由什么构成呢？赶快进入 课程吧！第一节1、知识与能力了解天然放射现象。理解原子的核式结构。明白原子核的组成。教学目标2、过程与方法学会由实验现象推实验结论的方法。能灵活应用
2、几个概念做题。能够大胆提出假说，并且设计实验验证。3、情感态度与价值观学习各个科学家敢于探索的精神。正确认识组成生活中常见物体的原子的结构。教学重难点1、重点2、难点原子的核式结构。原子核的组成。质子、中子和电子间的数量关系。1、X射线的发现2、天然放射现象3、原子的核式结构4、原子核的组成本节导航1985年11月8日，德国科学家伦琴在做研 究阴极射线的实验时， 为了防止可见光的影响 ，他用厚厚的黑纸把放 电管包裹起来。在暗室 中实验时伦琴发现放电 管放电时，他发现了一 个奇怪的现象。伦琴想一想他到底发 现了什么呢？原来，伦琴在距放电管1m以外的涂有亚伯氧化钡的荧光屏发出了微弱的荧光，因为没
3、办法解释这一奇怪现象，他推断，看到的荧光 可能是一种未知的射线引起的。解释一下推广一下伦琴在进一步研究中发现，这种射线能够 穿透上千页书、23cm厚的木板、几厘米厚的 橡胶板只有1.5cm以上厚度的铅板才能把它挡住，可见，这种射线具有很强的穿透力。后来，伦琴总结出新射线的一些性质：直线传播，不被玻璃棱镜反射或折射，也不被电 场或磁场偏转。所有物体对新射线几乎都是透明的，能显示放在盒 子里的砝码和人的骨骼。可使荧光物质发光，可使照相底片感光。伦琴夫人手 指的X光照片伦琴无法确定新射线的本质，就把它称 为X射线。直到1912年，德国物理学家劳厄判定， X射线是频率极高的电磁波。不久，英国物 理学家
4、莫斯莱又证实X射线是由于原子中内层电子跃迁所发出的辐射。劳厄莫斯莱1896年，法国物理学家贝克勒尔发现铀和 含铀矿物能够发出看不 见的射线，这种射线能 穿透黑纸使照相底片发 光。后来居里夫人在 1898年发现了比铀放射性更强的镭和钋。贝克勒尔居里夫人研究发现，原子序数大于82的所有元素都能自发地放出射线。元素这种自发地 放出射线的现象称为天然放射现象。研究表明，如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以化 合物的形式存在，放射性度不受影响。即， 放射性与元素存在的状态无关。因此可以断 定，射线来源于原子核，也就是说，原子核 是有内部结构的。汤姆孙1987年，汤姆孙通过阴极射线
5、的研究发现了电子。不久，人 们又发现在气体电离和光电效应 等现象中，都可以从物体中轰击 出电子。验电器锌板金属网 紫外灯光电效应示意图电子的质量比最轻的氢原 子的质量小得多 ,可见电子是原子的组成部分。卢瑟福初中我们学过，放射性物 质放出的射线共有三种：射 线、射线、射线。1902年英国物理学家卢瑟福通过实验发现：射线高速粒子流，实际上是带有两个单位正电荷的氦原子。它射出时有很大动能，速度 可达光速的1/10，故电离能力强。但由于它个把物质的原子碰撞时很容易损失能量，因而贯穿 能力弱，普通纸张就能把它挡住。射线是高速电子流，它从放射性物质中 射出时的速度更大，可达光速的99%，它的电离作用较弱
6、，贯穿能力强，很容易穿透黑 纸，用几毫米厚的铝板才能把它挡住。射线不带电，是能量很高的电磁波，它 的波长很短，在10-10m以下，电力能力最弱，贯穿能力最强，用几厘米厚的铅板才能挡 住大部分射线。 纸张铝板 （5mm）铅板 （25mm）关于射线、射线、射线贯穿能力强弱，可以用下图表示出来。如果将三种射线射入磁场，运动电荷在洛伦兹力的作用下，会发生如下图的偏转。上面我们提到，原子还有进 一步的结构，那人们是怎样发现 它的内部结构呢？内部结构究竟 有怎样呢？想一想19091911年，卢瑟福呵他的助手们 进行了粒子散射实验（如图）。用粒子照射金箔，由于进院子的带电 微粒对粒子有库仑力的作用，一些粒子
7、穿过金箔后改变原来的运动方向，这个现象叫 做粒子的散射。实验发现,绝大 多数粒子穿过金箔 后，仍按原来的方 向前进，但是少数 粒子发生里大角度 的偏转（如左图） 。现象分析这种大角度的散射，不可能是质量很 小的电子造成的。只有当粒子受到原子核内正电荷很强的斥力时它的运动方向才 能发生这样大的改变。原子中的正电荷与 原子的质量一定集中在一个很小的核上。结论据此，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：在院子的原子的中心有一个很小的 核，叫做原子核，原子的全部正电荷与几 乎全部质量都集中在原子核，带负电的电 子在核外空间运动。在发现原子的核式结构后，卢瑟福进一 步用粒子轰击原子核来研究原子和内部结构。他发
8、现原子核内带正电的粒子就是氢原子 核，并称他为质子（proton）。但实际上，原子核的质量通常比所有质子的总质量大，卢瑟福就猜想原子核内可能 还存在着另外一种粒子，它的质量跟质子子 相等，但不带电，他把这种粒子称为中子（ neutron）。这一猜想后来被查德威克用实验证实，并精确测出种子的质量与质子的质量 非常接近，只比后者大千分之一左右。原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子（ nucleon）。原子核所带电荷=核内质子所带电荷的总和。故原子核所带电荷是质子电荷的整数倍，通常 用此整数代表原子核电荷数，用Z表示，称为原子核的质子数。原子核质量=核内质子质量+核内中子质量，而质子和种
9、子的质量几乎相等，故原子核质量近 似等于核子质量的整数倍。通常用这个整数代表 原子核质量，用A表示，称为原子核的质量数。U代表质子数为92，质量数为235的铀核。所以，某种元素X的原子核常用下面的符号来表示： XA Z元素符号质量数质子数He代表质子数为2，质量数为4的氦核，射线就是告诉运动的氦原子核。例如电荷量（设元 电荷电量为e）相对质量（设 质子质量为1）符号质子+e1H中子01N电子-e约0.0005e质子、中子、电子的电荷量和质量比较原子核的质子数决定了核外电子的数目， 也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了 这种元素的化学性质。同种元素的原子，质子数相同，核外电子 数也相同，所以
10、有相同的化学性质；但是它们 的中子数可以不同。这些具有相同质子数儿中 子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位 置，因而互称同位素（isotope）。例如，氢有 三种同位素，分别称为氢、氘（重氢）、氚。甲氢乙氘丙氚氢的同 位素课堂小结1、X射线的发现 简单了解X射线是怎样发现的。 了解现象发生机理。 放射性物质放出的射线共有三种： 射线、射线、射线。2、天然放射现象3、原子的核式结构4、原子核的组成 原子的核式结构：带负电的电子绕带正电的原子核高速运动。 理解粒子散射实验。 原子核由质子中子构成。 理解核子、质量数、质子数、同位素等概念。1、（01年上海）卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（
11、） ACD高考链接A原子的中心有一个核，叫做原子核 B原子的正电荷均匀分布在整个原子中 C原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 D带负电的电子在核外绕着核旋转点拨只要搞明白书本上关于卢瑟福原子核式结构理论的叙述就行。2、（09年北京）下列现象中，与原子 核内部变化有关的是( )B A粒子散射现象B天然放射现象 C光电效应现象D原子发光现象点拨粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核；光电效应是原子核外层 电子获得光子能量脱离原子核的束缚而 逸出;原子发光是原子跃迁形成的。这 些都没有涉及到核内部的变化，故ACD 项错误，选B。3、（09年上海）放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力
12、由强到弱的排列顺 序是（ ）B由于三种射线的能量不同，所以贯 穿能力不同。最强的是射线，射线次 之，射线最弱，故正确答案选B。A 射线，射线，射线 B 射线，射线，射线，C 射线，射线，射线 D射线，射线，射线点拨课堂练习1在粒子散射实验中，如果一个粒子跟金箔中的电子相撞，则（ ） ACA粒子的动能和动量几乎没有损失 B粒子将损失部分动能和动量 C粒子不会发生显著的偏转 D粒子将发生较大角度的偏转 点拨正确理解粒子散射实验， 粒子质量远远大于电子。2、如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的 区域（方向如图1中所示），调整电场强度E和磁感应强度B的大小。使得在M
13、N上只有两个点受到射线的照射，下面的哪种判断是正确的？ （ ）A射到b点的一定是射线B射到b点的一定是射线C射到b点的一定是射线 或射线D射到b点的一定是射线C射线不带电，在电场和磁场中它都不受场 的作用，只能射到a点，因此D错；调整E和B 的大小，即可以使带正电的射线沿直线前进 ，也可以使带负电的射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛仑兹力平衡，即 Eq=Bvq。已知粒子的速度比粒子的速度小 得多，当我们调节使粒子沿直线前进时，速 度大的粒子射线向右偏转，有可能会射到b点 ，当我们调节使粒子沿直线前进时，速度小 的粒子射线向右偏转，也有可能会射到b点。 因此C选项正确，而A、B选项都不对。点拨3、科学家常用中子轰击原子核，这是因为中_。4、 Pb质子数为_,中子数为_,质量数为_，电荷数为_。显电中性8212720982点拨XAZ元素符号质量数质子数质子数=电荷数本节内容以填空选择为主，大题少有。 Th包含90个质子、142个中子、90个电子。4、电子数质子数中子数核子数钴6027273360锶9038385290氡2228686136222镭22688881382265、6、 A为碳，B为镭，C为碳，D为氧。其中A和C互为同位素。教材习题解答
