《走进原子核》幻灯片-粤教版选修3-5

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1、第一节走进原子核,原子弹爆炸,我们已经知道，原子核的直径几乎只有原子直径的万分之一。是否这就是最小的物体了呢？在着小小的原子核内部，会不会仍然有着复杂的结构？,神秘的原子核内，究竟蕴藏着什么样的奥秘呢？,？,前言,人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？,人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的。,？,虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：,探测射线的方法,1、使气体电离,2、使照相底片感光,3、使荧光物质产生荧光,威耳孙云室,观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：,射线径迹,径迹的长短和粗细可以知道粒子的性质；粒子轨迹的弯曲方向

2、可以知道粒子带电的正负,射线径迹,电子云,电子云模型,1896年，法国科学家贝克 勒尔发现了铀的放射性现象。,发出不可见的射线 穿透黑纸使底片感光,一、放射性的发现,天然放射现象：某些物质自发地放射出看不见的射线的现象。,放大了1000倍的铀矿石,天然放射现象的发现说明原子核具有复杂结构,铅盒,放射源,射 线,天然放射性元素的原子核发出的射线可使照相底片感光,照相底片,1898年，波兰籍的法国科 学家居里夫人发现比铀强200万倍的放射性 元素镭和钋，1903年获诺贝尔奖。,放射性,放射性元素,发射射线的性质,具有放射性的元素,放出射线后，元素的性质发生变化,天然放射性元素,大于83的元素,原子

3、序数小于83的一些天然元素也有具有放射性。例：Na, P等。,放射性物质发出的射线有三种：,射线,射线,高速氦核流(24He),高速电子流(0-1e),射线,高频电磁波（高能光子流）,天然放射线有哪几种？其性质如何？,三种射线,氦核,电子,电磁波, ,利用什么方法可以将天然放射线分离开来，并加以鉴别？,法一：利用磁场 法二：利用电场,检验放射性射线的电性,不带电的是射线,带正电是 a射线,带负电是 射线,射线,a射线,射线,天然放射线的性质及其比较,氦核,+2,4,0.1c,最强,最弱,电子,-1,1/1840,0.9c,较强,较强,光子,0,无静止 质量,c,最弱,最强,空气中的射程： 射线

4、 5 cm 射线5 m 射线100 m,电离本领和贯穿本领之间的关系：,粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其他原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的粒子，贯穿本领最弱；而光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能力最弱而贯穿本领最强。,放射性的特点、本质及其意义,特点：与元素所处的化学状态无关 本质：是原子核的性质，而不是原子的性质 意义：表明原子核是可以变化的，原子核也有其内部结构.天然放射性现象的发现，打开了人们认识原子核内部世界的窗口，而且，告诉人们原子核可以自发地转变为另一种原子核。,二、原子核的组成,1919年，卢瑟福用a粒子轰击氦核

5、时，发现了一种新粒子，这种粒子带有一个单位的正电荷，其质量与氢原子的质量相近。随后人们又用类似的方法从氟、钠、铝等原子核中打出了同样的粒子，人们把这种粒子命名为质子，并由此可以断定，质子是原子核的组成部分。,从1911年，卢瑟福提出的原子核式结构起到1932年初步完成对原子核组成的正确认识，经历了21年 。,1、质子的发现：,1919年 卢瑟福用粒子轰击氮核，发现了质子。,原子核由质子组成？,中子、质子的发现,1932年 查德威得发现了中子。,1920年 卢瑟福预言中子的存在,人工转变 用高速运动的粒子轰击原子核，人为地使它发生变化的方法，称为人工转变,装置,N2,卢瑟福的粒子轰击氮核实验 质

6、子的发现,粒子轰击氮核产生了可以穿透铝箔的质子,卢瑟福的粒子轰击氮核实验,现象: 容器里充有氮气时，从荧光屏上看到闪光容器里充有氧气或二氧化碳时，从荧光屏上看不到闪光,推理: 闪光是由于粒子击中氦核后产生的新粒子形成的 测量: 测出新粒子的质量、电量，确认为氢原子核，称为质子 问题: 质子是粒子直接从氮核打出的？还是粒子进入氮核，形成一个复核，发生衰变时放出的？ 检验: 根据云室中的径迹，证实质子是形成不稳定的复核衰变时放出的,原子核中除了质子以外，还会不会有其他粒子呢？卢瑟福提出一种猜想：如果原子核只是由质子组成，他的电荷数应该与质量数相等。而实际上绝大多数原子核的电荷数知识质量数的一半或者

7、还少一些。,2、中子的发现,因此，原子核内应该还存在着质量跟质子差不多的不带电的中性粒子，卢瑟福把他预言的这种粒子称为中子。后来他的学生查德威克在研究用射线轰击而产生的一种能量较高、贯穿能力很强的中性粒子时，终于证实这就是卢瑟福所预言的中子。精确的测量表明，中子的质量非常接近于质子的质量，只比后者大千分之一。,实验,测量: (1)这种不可见的粒子在电场、磁场中不偏转，表明它不带电； (2)测定其速度小于C/10,表明它不是射线; (3)通过与氢核的碰撞,测定其质量mXmH，即与氢核(质子)质量相当,粒子轰击铍产生的不可见粒子是什么？,测量: (1)这种不可见的粒子在电场、磁场中不偏转，表明它不

8、带电； (2)测定其速度小于C/10,表明它不是射线; (3)通过与氢核的碰撞,测定其质量mXmH，即与氢核(质子)质量相当,核子质子和中子的统称。 质子数原子核中的质子个数，叫做原子核的质子数，用Z表示。 电荷数原子核所带的电荷等于核内质子所带电荷的总和，所以原子核所带的电荷都是质子电荷的整数倍，这个整数叫做原子核的电荷数。 质量数原子核的质量等于核内质子和中子的质量之和，质子和中子的质量几乎相等，所以原子核的质量近似等于核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数，用A表示。,原子核的组成,中子,质子,统称核子,原子核的组成,电荷数 = 电子数,= 原子序数,U,He,H,1 1,4 2,

9、235 92,X,A Z,（核）电荷数,质量数 = 电荷数中子数,质量数,1014m,元素符号,氢的同位素,具有相同质子数而中子数不同的原子,在元素周期表中处于同一位置,因而互称为同位数,同位数,同位素,你知道的微粒有哪些？,质 子,分 子,电 子,原 子,离 子,中 子,三、补充内容,原子,分子,原子核,电子,质子,中子,离子,正电,负电,不带电,明确这些关系！,原子：化学变化中的最小微粒。,原子核：原子的组成部分，位于原子的中心，由质子和中子构成，带正电的小微粒。,原子核,电子,电子：原子的组成部分，位于原子的外围，带负电的小微粒。,质子,质子：原子核的组成部分，带正电的小微粒，一个质子带

10、一个单位的正电荷。,中子,原子核的组成部分，不带电的小微粒。,原子核组成符号：,质子数,质量数,元素,离子组成符号：,质量数,质子数,所带电荷,离子,离子：带电的原子或原子团。,分子,分子：保持物质化学性质的一种微粒。,例1 关于天然放射现象，下列说法正确的是: ( ) A、是玛丽*居里夫妇发现的 B、首先说明了原子核不是单一的粒子 C、 射线必须伴随着或射线而产生 D、任何放射性元素都能同时发出三种射线,BC,思考与研讨,例2、如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有 ( ) A.打在图中a、b

11、、c三点的依次是射线、射线和射线 B.射线和射线的轨迹是抛物线 C.射线和射线的轨迹是圆弧 D.如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b,AC,1定义：我们把一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变。,二、放射性的本质,原子核的衰变,2衰变方程,衰变,衰变,衰变规律：,质量数和电荷数守恒,三、核反应方程,卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子,查得威克粒子轰击铍核发现中子,核反应规律：,1质量数和电荷数守恒 2能量守恒,例1下列核反应方程中正确的是 （ ）,B,例2粒子轰击硼10生成氮13和X粒子；氮13具有放射性，放出Y粒子并生成碳13，则X粒

12、子和Y粒子分别是 A质子和中子 B质子和电子 C中子和电子 D中子和正电子,写出核反应方程,例3（ 2007上海卷） 衰变为 要经过m次衰变和n次衰变，则m，n分别为 （A）2，4 （B）4，2 （C）4，6 （D）16，6,B,四、半衰期（衰变快慢）,注：半衰期有核本身的因素决定，与原子所处 的物理状态或化学状态无关。,1定义：原子核数目因衰变减少到原来的一半 所经过的时间，叫半衰期。,2衰变规律：,（与温度、压强、单质或化合物等无关）,注意：,(1)半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关,(2)半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是

13、不适用的,例4下列说法正确的是 （ ） A. 射线与射线都是电磁波 B. 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能 改变原子核衰变的半衰期 D.原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于 原核的质量,C,课堂练题,1.关于射线,射线,射线,下列说法正确的是: A射线是十分之一光速的氦核,不带电 射线是高速电子流,穿透能力最强 射线是衰变或衰变产生的新核辐射出来的 射线是波长极短的电磁波,电离作用最弱 2.铋210半衰期是5天,100克的铋210经过15天后,发生了衰变的有 A. 12.5克 B. 25克 C. 50克 D. 87.5克,练1、关于、三种射

14、线，下列说法中正确的是（ ）,A、射线是原子核自发射出的氦核，它的电离作用最弱 B、射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力 C、射线一般伴随着或射线产生，它的贯穿能力最强 D、射线是电磁波，它的电离作用最强,C,3. 关于放射元素放出、 三种射线的说法中正确的是（ ） A. 原子核每放出一个粒子，就减少两个质子和两个中子。 B. 原子核每放出一个粒子，就增加一个质子，减少一个中子。 C. 原子核每放出一个粒子，就增加一个中子，减少一个质子。 D. 原子核在放出射线、射线的同时，常伴随着放出射线。,答案ABD,4矿石中含有A，B两种放射性元素，已知A元素的半衰期为10天。B元素

15、的半衰期为30天，经过60天后，两种放射性元素的质量恰好相等，则矿石中A，B两种元素原来的质量之比是 A 16：1 B 8：1 C 4：1 D 2：1,6某原子核的衰变过程如下（符号表示放射一个粒子，表示放射一个粒子）：A B C则可知 ( ) A. 核A的中子数减核C的中子数等于2 B . 核 A的质量数减核C的质量数等于5 C. 原子核为A的中性原子中的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1 D . 核C的质子数比核A的质子数少1,D,练：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可以判定（ ）,A、该核发生的是衰变 B、该核发生的是衰变 C、磁场方向一定垂直于纸面向里 D、不能判定磁场方向向里还是向外,a,b,BD,静止在匀强磁场中的放射性元素发生衰变后 1、放出的粒子与反冲核的动量大小相等， 方向相反 2、粒子与反冲粒子