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高中物理选择性必修第三册 第五章：原子核 第1节:原子核的组成
第 1 节：原子核的组成
人们对原子组成和原子结构的认识过程
枣糕（西瓜）模型
+
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核式结构模型
量子化轨道
电子云
温故知新
一、天然放射现象
贝可勒尔
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
1、贝可勒尔对放射现象的研究
一、天然放射现象
2、居里夫妇对天然放射现象的研究
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.
玛丽.居里和她的丈夫皮埃尔.居里对含铀和含铀的各种矿石进行了深入研究。发现这种沥青中含有两种能够发出更强射线的新元素，玛丽.居里把其中一种元素（为了纪念她的祖国波兰而）命名为钋（Po） ，另一种元素命名为镭（Ra） 。
①居里夫妇对最早提出了放射性的概念。
②命名两种新元素：钋（Po）和镭（Ra）。
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．
钡铀云母
翠砷铜铀矿
斜水钼铀矿
铀钙石矿
放射性说明了原子核具有复杂结构
一、天然放射现象
3、几个概念
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。
放射性物质
磁场
β射线
a射线
γ射线
二、射线的本质
1. 研究方法
如果a射线、β射线都是带电粒子流、接照图中标出的径迹判断，
它们分别带什么电荷？
三种
射线
α射线
β射线
γ射线
不带电
正电荷
负电荷
利用左手定则判断
二、射线的本质
2. 三种射线
思考问题：如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放置可以使三种射线大致沿图示的方向偏转？
α射线是高速粒子流，粒子带正电，电荷量是电子的2倍，质量是氢原子的4倍，其组成与氨原子核相同。α粒子的速度可以达到光速的1/10。由于α粒子带电，质量又比较大，通过气体时很容易把气体分子中的电子剥离，使气体电离.
由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，α粒子的穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住.
1.α射线：
二、射线的本质
2. 三种射线
与α射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做β射线.研究发现β射线由带负电的粒子（β粒子）组成.进一步研究表明β粒子就是电子.
　β射线是高速电子流，它的速度更大，可达光速的99%。它的电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板.
2.β射线：
二、射线的本质
2. 三种射线
中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线，研究表明，γ射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的.
　　γ射线是能量很高的电磁波，波长很短，在10-10m以下。它的电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土.
3.γ射线：
二、射线的本质
2. 三种射线
纸
铝
铅
α射线
β射线
γ射线
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
成分
速度
电离能力
穿透能力
a射线
β射线
γ射线
氦原子核
1/10光速
很强
较弱
电子流
接近光速
较弱
较强
电磁波
光速
更弱
很强
二、射线的本质
3. 三种射线特征
实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在，还是以化合物存在，都具有放射性。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决定原子核外的电子，这就说明射线与这些电子无关，也就是说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。
拓展学习：威耳逊云室
图5.1-2是威耳逊云室的实物照片。云室内部设计有可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它观察粒子运动的径迹。
云室里面有干净的空气。实验时，先往云室里加少量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后迅速向下拉动活塞，室内气体膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。这时如果有粒子在室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出粒子运动的径迹。这种云室是英国物理学家威耳逊在1912年发明的，叫作威耳逊云室。
图5.1-3中甲、乙两图分别是α射线和β射线在云室中的径迹。α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向。由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而清晰。高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的。γ射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹。
三、原子核的组成
1、发现质子
——1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子。
质子：P
电量：e=1.602×10-19C
质量：mp=1.672×10-27kg
后来，人们用同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子，由此断定质子是原子核的组成部分。
卢瑟福发现质子的核反应方程：
三、原子核的组成
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？
如果原子核中内只有质子，则：
实际上：
说明原子核还有其他组成部分
思考与讨论
卢瑟福猜想原子核内存在另一种不带电的粒子，1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。这一猜想被他的学生查德威克用实验证实。
查德威克
三、原子核的组成
1932年，英国物理学家查德威克又发现了中子，用符号n表示。
通过研究证明中子的质量和质子的质量非常接近，但是不带电，是中性粒子。
在对各种原子核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子。
查德威克发现中子的核反应方程：
查德威克
2、发现中子
中子的质量：
mn=1.674927471×10-27 kg
mp=1.672×10-27kg
三、原子核的组成
三、原子核的组成
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。
原子核的示意图
4.原子核的表示:
三、原子核的组成
X表示
元素符号
Z表示电荷数（质子数、原子序数）
A表示
质量数
质子数相同而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。例如，氢有三种同位素，分别叫做氕（也就是通常说的氢）、氘（也叫重氢）、氚（也叫超重氢），符号分别是 。
11H，12H，13H
?
5、同位素
原子核的质子数决定了核外电子数目，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。因此，同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，它们就会具有相同的化学性质。
三、原子核的组成
1．关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是（　　）
①威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹
②威耳逊云室中径迹粗而直的是α射线
③威耳逊云室中径迹细而长的是γ射线
④威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
A
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2．某原子核的符号是 ，那么它的（　　）
A．核外有36个电子，核内有84个质子 B．核外有36个电子，核内有48个中子
C．核外有48个电子，核内有48个中子 D．核外有48个电子，核内有36个质子
B
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3．图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，人们根据射线的特性设计了在不损坏工件的情况下利用射线的穿透性，来检查金属内部伤痕的情况，如图乙所示。图乙中检查所利用的射线是（　　）
A．α射线
B．β射线
C．γ射线
D．三种射线都可以
C
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4．卢瑟福预言原子核内除质子外还有中子的事实依据是（ ）
A．电子数与质子数相等
B．原子核的质量大于核内质子质量
C．原子核的核电荷数只是原子数的一半或少一些
D．质子和中子的质量几乎相等
B
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5．用α射线照射充氮的云室（发生核反应 ），得到如图所示的照片，下列说法中正确的是（?????）
A．A是粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹
B．B是粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹
C．C是粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹
D．B是粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹
D
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6．如图，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、c三点的依次是α射线、β射线和γ射线
B．α射线和β射线的轨迹是抛物线
C．α射线和β射线的轨迹是圆弧
D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b
C
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7．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）
A．天然放射现象说明原子核具有复杂结构
B．β射线是由原子核外电子电离产生的
C．物质的放射性与物质的存在状态有关
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
AD
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8．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，放射出的α、β、γ射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（　　）
A．将α、β、γ射线垂直射入匀强电场中，可以通过偏转的情况将它们分辨出来
B．放射出的β射线的速度等于光速
C．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．三种射线中，电离能力和穿透能力最强的是射线
AC
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