《（全国通用版）2018高考物理大一轮复习第十二章原子与原子核（第2课时）原子结构与原子核课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用版）2018高考物理大一轮复习第十二章原子与原子核（第2课时）原子结构与原子核课件（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2课时 原子结构与原子核,回扣教材,考点扫描,真题在线,回扣教材梳理知识 夯基础,知识整合,一、原子的核式结构 1.电子的发现:英国物理学家 发现了电子. 2.粒子散射实验:19091911年,英籍物理学家 和他的学生进行了用粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿 的方向前进,但有少数粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90,也就是说它们几乎被“撞”了回来. 3.原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的 . 和几乎全部 都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转. 二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素 1.原子核的组成:原子
2、核是由 和中子组成的,原子核的电荷数等于核内的 .,汤姆孙,卢瑟福,原来,正电荷,质量,质子,质子数,2.天然放射现象 (1)天然放射现象 放射性元素 地发出射线的现象,首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现,说明 具有复杂的结构. (2)放射性和放射性元素 物质发射射线的性质叫 .具有放射性的元素叫 元素. (3)三种射线:放射性元素放射出的射线共有三种,分别是 射线、 射线、 射线 (4)放射性同位素的应用与防护 放射性同位素:有 放射性同位素和 放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同. 应用:消除静电、工业探伤、作 等. 防护:防止放射性对人体组织的伤害.,自发,原子核,放射性,放
3、射性,天然,人工,示踪原子,3.原子核的衰变 (1)衰变:原子核放出粒子或粒子,变成另一种 的变化称为 的衰变.,(3)半衰期:放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间.半衰期由原子核内部自身的因素决定,跟原子所处的 、 无关.,原子核,原子核,半数,物理,化学状态,三、核力与核能 1.核力 (1)含义:原子核里的 间存在互相作用的核力,核力把核子紧紧地束缚在核内,形成稳定的原子核. (2)特点:核力是 的一种表现;核力是短程力,作用范围在1.510-15 m之内;每个核子只跟 的核子发生核力作用. 2.核能 (1)结合能:把构成原子核而结合在一起的 分开所需的能量. (2)质能方程:一定的能
4、量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E= . 核子在结合成原子核时出现质量亏损m,其能量也要相应减少,即E= .,核子,强相互作用(强力),邻近,核子,mc2,mc2,四、获得核能的途径 1.重核裂变 (1)定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数 的原子核的过程.,2.轻核聚变 (1)定义:两个轻核结合成质量 的核的反应过程.,(2)特点:平均每个核子放出的能量比裂变反应中平均每个核子放出的能量大34倍;聚变反应比裂变反应更剧烈;对环境污染较小;自然界中聚变反应原料丰富.,较小,较大,问题思考,1.铀238核放出一个粒子后,成为一个新核钍234核,钍23
5、4核也具有放射性,它能放出一个粒子而变为镤234核,衰变后情景如图所示.,选修3-5P70图19.2-1 选修3-5P70图19.2-2,(1)写出铀238的衰变方程,射线是什么物质? (2)写出钍234的衰变方程,射线是什么物质? (3)已知钍234的半衰期是24天,1 g钍经过48天后还剩多少?,(3)0.25 g,2.用中子轰击铀235的实验中发现,生成物中有钡和氪,同时放出3个中子,其示意图如图所示.,选修3-5P83图19.6-1,(1)写出铀核裂变为钡和氪的核反应方程. (2)已知铀核、钡核、氪核和中子的质量分别为m1,m2,m3和m4,求这个核反应中的质量亏损m. (3)求这个核
6、反应中释放的核能E(用第(2)问中的字母表示).,(2)质量亏损m=(m1+m4)-(m2+m3+3m4)=m1-m2-m3-2m4. (3)释放的核能E=mc2=(m1-m2-m3-2m4)c2. 答案:见解析,考点扫描重点透析 通热点,考点一 原子的核式结构,要点透析,1.汤姆孙原子模型 原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原子球体中,而带负电的电子则一粒粒镶嵌在球内. 2.粒子散射实验 (1)实验装置:如图所示.,(2)实验结果:粒子穿过金箔后,绝大多数沿原来方向前进,少数发生较大角度偏转,极少数偏转角度大于90,甚至被弹回.,3.粒子散射实验结果分析 (1)核外电子不会使粒子的速度发生
7、明显改变. (2)汤姆孙模型不能解释粒子的大角度散射. (3)绝大多数粒子沿直线穿过金箔,说明原子中绝大部分是空的;少数粒子发生较大角度偏转,反映了原子内部集中存在着对粒子有斥力的正电荷;极少数粒子甚至被“撞了回来”,反映了个别粒子正对着质量比粒子大得多的物体运动时,受到该物体很大的斥力作用.,典例突破,核心点拨粒子散射的原因是粒子与原子核之间的库仑力作用的结果,在此过程中,电场力做功导致动能与电势能之间的转化. 解析:由粒子散射实验的结果可知,绝大多数粒子经过金箔后,仍沿原来的方向前进,选项A错误;粒子在接近原子核的过程中,库仑力做负功,动能减少,电势能增加,选项B错误;粒子离开原子核的过程
8、中,库仑力做正功,动能增大,电势能减小,选项C错误;当粒子靠近原子核运动时,粒子的动能转化为电势能,达到最近距离时,动能全部转化为电势能,可以估算出原子核的大小,选项D正确. 答案:D,【例1】 (2016云南昆明调研)关于粒子散射实验,下列说法正确的是( ) A.绝大多数粒子经过金箔后,发生了角度不太大的偏转 B.粒子在接近原子核的过程中,动能减少,电势能减少 C.粒子离开原子核的过程中,动能增大,电势能增大 D.对粒子散射实验的数据进行分析,可以估算出原子核的大小,粒子散射实验的原因 粒子通过金箔后发生散射的原因是粒子与金原子核之间的库仑斥力,两者靠的越近库仑力越大,偏转角越大,离的越远库
9、仑力越小,偏转角越小.,误区警示,1. 导学号 00622810 粒子散射实验现象(2016武汉质检)在卢瑟福粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看做静止不动,下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是( ),即时巩固,解析:金箔中的原子核与粒子都带正电,粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用,选项A,D错误;由原子核对粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件,可知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方,选项B错误,C正确.,C,解析:玻尔的理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱的实验规律,选项A正确;卢瑟福的粒子散射实验说明原子中绝大部分是空的;粒子受到较大的库仑力作用;粒子在原
10、子中碰到了比它质量大得多的东西,否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”,但也不能说明原子内部存在带负电的电子,也不能解释原子的稳定性,选项B,C错误,D正确.,2.玻尔原子模型及粒子散射实验(2016山东威海质检)(多选)关于原子结构,下列说法正确的是( ) A.玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律 B.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性 C.卢瑟福的粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子 D.卢瑟福的粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”,AD,考点二 原子核的衰变规律,要点透析,1.衰变规律及实质 (1)两种衰变的比较,(2)射线:射线经常是伴随着衰变或衰变
11、同时产生的,其实质是放射性原子核在发生衰变或衰变的过程中,蕴藏在核内的能量会释放出来,使产生的新核处于高能级,这时它要向低能级跃迁,能量以光子的形式辐射出来.,式中N原,m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余,m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,表示半衰期.,典例突破,答案: BCD,反思总结 半衰期的三点提醒 (1)半衰期是一个统计规律,对少数原子核不适用. (2)原子核质量减少一半与原子核有半数发生衰变概念不同. (3)半衰期的大小是由原子核内部自身因素决定的,与外部条件无关.,即时巩固,1.三种射线(2016江苏无锡质检)如图所示,放射性元素镭衰
12、变过程中释放出,三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是( ) A.表示射线,表示射线 B.表示射线,表示射线 C.表示射线,表示射线 D.表示射线,表示射线,C,解析:射线是高速氦核流,带正电,垂直进入匀强电场后,受电场力作用向右(负极板一侧)偏转,射线是高速电子流,带负电,应向左(正极板一侧)偏转,射线是高频电磁波,不带电,不偏转,选项A,B错误;射线垂直进入匀强磁场,根据左手定则判定选项C正确,D错误.,2. 导学号 00622811 半衰期的计算(2016安徽江南十校联考)应用放射性元素的衰变规律,可以测定矿石、地层的生成年代.已知238U半衰期为4.5109年,假设某
13、种矿石中一个238U衰变后最终形成一个稳定的206Pb,且矿石在形成的时候不含206Pb.现对该矿石检测时发现其中含有的238U和206Pb的原子个数的比值是17,则该矿石的年龄为( ) A.4.5109年 B.9109年 C.13.5109年 D.18109年,C,3.放射现象及衰变(2014全国卷,35)(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是( ) A.所有元素都能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D.,和三种射线中,射线的穿透能力最强 E.一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线,BCD,解析:原子序数大于或等于83
14、的元素,都能发生衰变,A错误;放射性、半衰期都与元素所处的物理、化学状态无关,B,C正确;三种射线,穿透能力依次增强,D正确;原子核发生或衰变时常常伴随光子放出,但同一原子核不会同时发生,衰变,E错误.,考点三 核反应方程 核能的计算,1.核反应的四种类型,2.核反应方程式的书写,(2)掌握核反应方程遵守的规律,由于核反应不可逆,所以书写核反应方程式时只能用“”表示反应方向. (3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒. 3.核能 (1)核子在结合成原子核时出现质量亏损m,其能量也要相应减少,即E=mc2. (2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加m,吸收的能量E=mc2. (3
15、)结合能:原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能. 比结合能:是结合能与核子数的比值,比结合能越大,原子核越稳定.,(4)核能释放的两种途径 较重的核分裂为中等质量大小的核; 较轻的核结合成质量较重的核,核子的比结合能都会增加,都可以释放核能. (5)核能的计算方法 根据E=mc2计算,计算时m的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,E的单位是“J”. 根据E=m931.5 MeV计算.计算时m的单位是“u”,E的单位是“MeV”.,典例突破,【例3】 (多选)关于原子核的结合能,下列说法正确的是( ) A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B.一重原子核衰变成粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,核心点拨 核反应是释放能量还是吸收能量,从计算角度看是质量亏损还是质量增加,即核子平均质量的变化,但其实质是其比结合能的变化,比结合能增加释放能量,比结合能减小吸收能量.,解析:原子核分解成自由核子时需要的最小能量就是原子核的结合能,选项A正确;重原子核在衰变过程中释放能量,衰变产物更稳定,即衰变产物的比结合能更大,衰变前后核子数不变,因此原子核衰变产物的
