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1. 原子核的组成
人教版（2019）物理（选择性必修第三册）
第五章 原子核
目录
素养目标
01
课程导入
02
新课讲解
03
总结归纳
04
课堂练习
05
正确教育
素养目标
1.了解放射性现象和放射性元素
2.知道三种射线的特性，了解原子核的组成，会正确书写原子核符号
关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射现象。
那么，人们是怎样从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核秘密的呢？
铀矿
关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射现象。
那么，人们是怎样从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核秘密的呢
正确教育
天然放射现象
1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。他发现只要有铀元素存在，不论是什么化合物，都有放射现象，贝可勒尔还进一步指出这些射线是铀原子核发出的。
——人类第一次在实验室观察到原子核现象
一、天然放射现象
1．天然放射现象的发现
贝克勒尔
1852－1908，法国
一、天然放射现象
斜水钼铀矿
钙铀云母
铜铀矿石
不论是铀单质，还是铀的化合物，都有这种特质
1903年，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而共同获得诺贝尔物理学奖 。 1911年，因发现元素钋和镭再次获得诺贝尔化学奖，因而成为世界上第一个两获诺贝尔奖的人。
皮埃尔·居里
1859－1906
法国物理学家
玛丽·居里，1867－1934
法国籍波兰裔物理学家、化学家
沥青铀石
居里夫妇发现放射性新元素，钋（Po）和镭（Ra）
居里夫妇发现铀矿石的放射性只与铀的含量有关
放射性：物质发射射线的性质称为放射性。
放射性元素：具有放射性的元素称为放射性元素。
天然放射现象：放射性元素自发地放出射线的现象。
原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．
翠砷铜铀矿
铀钙石矿
天然放射现象的意义：说明了原子核具有复杂结构
放出的射线究竟是什么？
放射性和放射性元素
正确教育
射线的本质
1895年12月28日，伦琴递交论文《论一种新射线，初始报告》，宣告发现X射线，全世界立即激动起来.
伦琴拍摄了人类历史上第一张手骨照片
放射性的本质
研究方法
把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。若施加磁场或电场后，射线分成三束
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×　
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
有磁场：胶片有三处感光
在磁场作用下，射线分为三束，即射线由三种粒子组成.
通过左手定则：
左偏带负电，是β射线
不偏不带电，叫γ射线
无磁场：胶片只有一处感光
说明：
右偏带正电，是α射线
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
γ粒子
β粒子
α粒子
α射线 β射线 γ射线
本质
速度
特性
氦核 α粒子流
电子流
光子流
光速的十分之一
光速的99%
贯穿本领小，
电离作用强
贯穿本领大，电离作用较弱能穿透几毫米的铝板
贯穿本领最强，电离作用最弱能穿透几厘米的铅板
光速c
厚纸
铝板
厚铅板
射线的来源
射线与核外电子无关，它来自原子核
说明原子核内部是有结构的
原子核
单质、化合物
温度、压强
由微观粒子构成的射线，肉眼是看不见的。但是，射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，会显示射线的存在。威尔逊云室就是一种常用的射线探测装置
威尔逊云室
拓展学习
1. (多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是(　 　)
经典例题
AD
答案：AD
解析：因α射线是高速氦核流，一个α粒子带两个正电荷，根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，因为α粒子质量大，在磁场中做圆周运动的半径大；β射线是高速电子流，带负电荷，受到的洛伦兹力向右，γ射线是光子流，是电中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故A正确，B错误；因α射线为氦核流，带正电，且α粒子的质量大，由类平抛运动规律知，α粒子侧向偏移量小；β射线为电子流，带负电，其侧向偏移量大，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知，向左偏的为β射线，不偏转的为γ射线，向右偏的为α射线，故C错误，D正确．
2.关于α、β、γ三种射线的性质，下列说法中正确的是(　　)
A．α射线是带正电的高速粒子流，它的电离作用最弱
B．β射线是高速电子流，它的穿透能力最弱
C．γ射线是电磁波，它在真空中的传播速度等于光速
D．以上说法都不正确
经典例题
C
答案：C
解析：α射线是高速粒子流，带正电，其电离作用最强，故A错误；β射线是高速电子流，有很强的穿透能力，故B错误；γ射线是一种电磁波，在真空中以光速传播，故C正确，D错误．
正确教育
原子核的组成
原子核的组成
卢瑟福，用 α粒子轰击氮，发现质子，带正电，与电子电荷量相同，质量为 mp=1.672621898×10-27kg
1.质子的发现：
但是，绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的相应比值
原子核是只由质子组成的吗 如果原子核中只有质子，那么，任何一种原子核的质量量与电荷量之比，都应该等于质子的质量与电荷量之比。但事实是这样的吗
核的质量
质子质量
核的电量
质子电量
=
原子核是只由质子组成：
实际上：
核的质量
质子质量
核的电量
质子电量
>
说明原子核还有其他组成部分
思考
2.发现中子
①猜想：卢瑟福认为原子核内部存在中子。
② 实验：查德威克利用实验验证猜想，发现中子。
查德威克
卢瑟福的学生
中子不带电，用 n 表示，质量与质子质量接近
3.原子核的表示
（1）核子：质子和中子都是原子核的组成成分， 所以统称为核子。
（2）电荷数：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数，用 Z 表示。
（3）质量数：原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫作原子核的质量数，用 A 表示。
中子
质子
统称核子
10－15m
X：元素符号
Z：质子数
A：质量数
U
He
4
2
235
92
核电荷数=质子数=元素的原子序数
质量数=核子数=质子数+中子数
同位素
具有相同质子、不同中子数的原子互称同位素。在元素周期表中处于同一位置，具有相同的化学性质。
天然放射现象的发现
1895年末，德国物理学家伦琴发现了一种新的射线——X射线，即伦琴射线。它具有一定的辐射性。
3.已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问：
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？
(2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4) 是镭的一种同位素，让 和 以相同的速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
经典例题
88 138
88 1.308×10-17C
88
113:114
解析：(1)原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的．原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，镭核中的质子数等于原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即：N＝A－Z＝226－88＝138.
(2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是：Z＝88 Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C.
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提向心力，故有
解得 二者的速度相同，又由于同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
二、射线本质
三、原子核的组成：质子、中子
三个整数
两个等式
α射线
β射线
γ射线
① 核电荷数 = 质子数 = 元素的原子序数 = 核外电子数
② 质量数A = 核子数 = 质子数 + 中子数
一、天然放射现象
关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象．人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是(　　)
A．法国物理学家贝可勒尔发现了X射线
B．德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线
C．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子
D．居里夫妇通过实验发现了中子
C
答案：C
解析：法国物理学家贝可勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误；德国物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；查德威克通过实验发现了中子，D错误．
天然放射现象通常会放出三种射线，即α、β、γ射线，关于这三种射线，以下说法正确的是(　　)
A．云室中α射线径迹长而粗，这是因为α射线具有较强的穿透能力
B．β射线是高速质子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板
C．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转
D．用β射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大
C
答案：C
解析：由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而短，故A错误；β射线是高速电子流，这种射线来源于原子核内部，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；γ射线是能量很高的电磁波，因其不带电，所以在电场和磁场中都不偏转，故C正确；β射线是高速电子流，用β射线照射带正电的验电器，与验电器中的正电荷中和，则验电器的张角会变小，故D错误．
1896年法国物理学家贝可勒尔发现天然放射性现象；1897年，英国物理学家J·汤姆孙发现电子；1909年，英国物理学家卢瑟福指导学生进行α粒子散射实验；1919年卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，发现了质子；1932年英国物理学家查德威克发现中子……人们对微观世界的探究一直在不停地深入。下列现象中，与原子核内部变化有关的是（　　）
A．天然放射现象 B．光电效应现象
C．原子发光现象 D．α粒子散射现象
A
答案：A
解析：A．天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，反应的过程中核内核子数，质子数，中子数发生变化，故A正确；
B．光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故B错误；
C．原子发光是原子跃迁形成的，即电子从高能级向低能级跃迁，释放的能量以光子形式辐射出去，没有涉及到原子核的变化，故C错误；
D．α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故D错误。
在贝可勒尔发现天然放射现象后，人们对射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同．如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①、②、③分别是(　　)
A．γ、β、α B．β、γ、α
C．α、β、γ D．γ、α、β
C
答案：C
解析：α射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为α射线；γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线；β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线，故C正确．
谢谢观看

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