资源简介

第1节 原子核的组成
第五章
人教版 选择性必修第三册
天然放射现象
01
射线的本质
02
原子核的组成
03
典例分析
04
新课导入
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？
枣糕（西瓜）模型
核式结构模型
量子化轨道
电子云
对原子组成和原子结构的认识过程
天然放射现象
PART 01
关于原子核内部的信息最早来自天然放射现象。
贝克勒尔，
1852－1908，法国
贝克勒尔在实验室中
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，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 。
天然放射现象
居里夫妇对最早提出了放射性的概念。
发现并命名两种新元素：钋（Po）和镭（Ra）。
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） 。
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。
放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，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．
天然放射现象
放大了1000倍的铀矿石
钡铀云母
翠砷铜铀矿
斜水钼铀矿
铀钙石矿
在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？
它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质呢？
这些射线带不带电呢？带什么电？
放射性说明了原子核具有复杂结构
射线到底是什么
【例题】发现天然放射现象的意义在于使人类认识到(　　)
A．原子具有一定的结构
B．原子核具有复杂的结构
C．原子核中含有质子
D．原子核中含有质子和中子
B
小试牛刀
射线的本质
PART 02
⑴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。
这三种射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。
⑵在射线经过的空间施加磁场。
①射线分裂成三束；
②两束在磁场中向不同的方向偏转，这说明它们是带电粒子流；且电性相反。
③另一束在磁场中不偏转，说明它不带电。
1、研究方法
如果α射线、β射线都是带电粒子流，按照图5.1-1中标出的径迹判断，它们分别带什么电荷？
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
β射线
γ射线
正电
负电
α射线
+
β射线－
γ射线
电场E
思考与讨论
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
????射线（24????????）
?
????射线（?10????）
?
????射线
?
电离能力
贯穿能力
速度
本质
0.99C
光速 c
????10
?
氦核流
高速电子流
波长极短的电磁波（光子）
射线使原子中的电子脱离核的束缚成为自由电子，这样的过程叫作电离。射线的上述作用叫作电离作用。
由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。（最弱）
最强
较弱
最弱
穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。（较弱）
甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土（最强）
纸
铝
α射线
β射线
γ射线
铅
2、三种射线
课本中说“γ射线是能量很高的电磁波”。为什么说电磁波的光子能量高，它的波长就短？
解析：根据光子的能量公式? ? ? ? ? ? ? ?可知，电磁波的光子能量越大，频率越高，波长越短
想一想
元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质？放射性的发现有何重要意义?
实验发现，如果一种元素具有放射性，无论它是以单质存在的，还是以化合物形式存在的，都具有放射性。（即放射性与元素所处的化学状态无关）
放射性的强度也不受温度、外界压强的影响（即放射性与元素存在的物理状态无关）。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。
思考与讨论
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。
单质、化合物
温度、压强
原子核
3、射线的来源
威耳逊云室
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。
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。
剑桥卡文迪许实验室陈列的威尔逊云室
拓展学习
【例题】(多选)在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会放射出α、β、γ射线，这些射线会导致某些疾病。根据有关放射性知识可知，下列说法中符合实际情况的是(　 　)
A．α射线的电离本领最强，穿透能力最弱
B．γ射线的运动速度最快，电离本领最弱
C．金属铀有放射性，二氧化铀没有放射性
D．β射线是原子核外电子电离形成的电子流
小试牛刀
AB
小试牛刀
【例题】如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的(　　)
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 选项
磁场方向
到达O点的射线
到达P点的射线
A
竖直向上
β
α
B
竖直向下
α
β
C
垂直纸面向里
γ
β
D
垂直纸面向外
γ
α
C
放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构。原子核内究竟还有什么结构？原子核又是由什么粒子组成的呢？
想一想
原子核的组成
PART 03
——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
戏称：卢打“氮”
卢打“蛋”
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：
1、发现质子
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
1920年，卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫作中子(neutron)。1932年， 卢瑟福的学生查德威克用实验证实。
查德威克
思考与讨论
查德威克发现中子的核反应方程：
中子的质量：
查德威克
mn=1.674927471×10-27 kg
2、发现中子
1932年，英国物理学家查德威克发现了中子，用符号n表示。
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。
发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子。
核子
mn＝1.674927471×10-27 kg
mp=1.672×10-27kg
质子：P
电量：e=1.602×10-19C
中子：n
中子质量比质子质量约大千分之一
3、原子核的组成
=质子数=原子序数=荷外电子数
⑴核电荷数Z
⑵质量数A
=核子数=质子数+中子数
电荷数
(原子序数）
质量数
原子核的电荷数不是它所带的电荷量，质量数也不是它的质量。
原子核符号（元素符号）
????????????????
?
????????????????????????
?
（α粒子）
表示：带2个单位正电荷，即有2个质子和4－2＝2个中子。
氦原子核
铀原子核
电荷数是2，质量数是4。
电荷数是92，质量数是235。
表示：带92个单位正电荷，即有92个质子和235－92＝143个中子。
——元素符号
4、原子核的表示方法
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
?
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。
5、同位素
同位素：质子数相同，中子数不同（质量数A当然不同），则互为同位素。
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。
科学漫步
【例题】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．绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的质量与电荷量之比
C．原子核的核电荷数等于质子数
D．质子和中子的质量几乎相等
小试牛刀
B
【例题】下列说法正确的是(　　)
A.质子和中子的质量不等，但质量数相等
B.质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和
C.同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同
D.中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和
A
小试牛刀
本节总结
(1)天然放射现象说明原子核是可以再分的。(　　)
(2)α射线、β射线、γ射线都属于电磁波。(　　)
(3)α粒子其实是高速氦原子核，它具有较高的穿透能力。(　　)
(4)温度越高，放射性元素发出的射线越强。(　　)
(5)原子核的电荷数就是电荷量。(　　)
判一判
√
×
×
×
×
典例分析
PART 04
【例题】如图所示，天然放射性元素放出α、β、γ三种射线，同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线(　 　)
A、向右偏
B、向左偏
C、直线前进
D、无法判断
A
小试牛刀
【例题】(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是(　 　 )
A、一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B、某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核
C、三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D、β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
ACD
小试牛刀
【例题】如图所示，在某次实验中把放射源放入铅制成的容器中，射线只能从容器的小孔射出.在小孔前Q处放置一张黑纸，在黑纸后P处放置照相机底片，QP之间为垂直纸(非黑纸)面的匀强磁场(图中未画出)，整个装置放在暗室中.实验中发现，在照相机底片的a、b两处被感光(b点正对铅盒的小孔)，则下列有关说法正确的是（ ）
A.天然放射现象说明原子具有复杂的结构
B.QP之间的匀强磁场垂直纸面向里
C.通过分析可知，打到a处的射线为β射线
D.此放射性元素放出的射线中只有α射线和β射线
C
小试牛刀
【例题】在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为24????????， 24????????中的4和2分别表示(　　)
A、4为核子数，2为中子数
B、4为质子数和中子数之和，2为质子数
C、4为核外电子数，2为中子数
D、4为中子数，2为质子数
?
B
小试牛刀
【例题】(多选)氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则(　 　)
A.它们的质子数相等
B.若为中性原子它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等
D.它们的化学性质相同
ABD
小试牛刀
【例题】已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)呈中性的镭原子，核外有几个电子？
小试牛刀
解析：
（1）镭核中的质子数等于其原子序数，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)镭核所带电荷量：
Q=Ze=88×1.6×10-19C
=1.41×10-17C
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
小试牛刀
第1节 原子核的组成
人教版 选择性必修第三册

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