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5.1 原子核的组成
第五章 原子核
核能是人类第一次利用除太阳以外的能量
核能是蕴藏在原子核内部的能量。核能的发现是人们探索微观物质结构的一个重大成果。人类通过许多方式利用核能，主要的途径是发电。如今，全世界大约有 16% 的电能是由核反应堆生产的。核能的利用可以有效缓解常规能源的短缺。
问题导入
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
天然放射现象的发现：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，它能穿
透黑纸使照相底片感光。
一、天然放射现象
物质发射射线的性质
1. 放射性：
2. 放射性元素：
具有放射性的元素
放射性的元素自发地发出射线的现象
3. 天然放射现象：
所有原子序数＞83的元素
部分原子序数 ≤83的元素
4. 具有放射性
5. 天然放射现象的意义：
表明原子核也是具有结构的
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，居里夫人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.
二、射线的本质
1. 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。
放射性物质
磁场
β射线
a射线
γ射线
思考与讨论
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？
如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放可以使三种射线大致沿图的方向偏转
三种射线
α射线
β射线
γ射线
不带电
正电荷
负电荷
（左手定则）
+ + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - -
2. 三种射线
纸
铝
铅
α射线
β射线
γ射线
成分 速度 电离能力 穿透能力
a射线
β射线
γ射线
氦核 α粒子流
1/10光速
很强
较弱
电子流
接近光速
较弱
较强
光子流
光速
更弱
很强
由于α粒子质量比较大，通过气体时很容易把气体分子中的电子剥离，使气体电离。
3. 射线的来源
原子核
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的，还是以化合物形式存在的，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于原子核外的电子，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
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
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
质子是原子核的组成部分
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
思考与讨论
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
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
中子不带电，用n表示，质量与质子质量接近
3. 原子核的组成
原子核由质子和中子组成，组成原子核的质子和中子通称为核子。
原子具有结构 原子具有核式结构 原子核具有结构
重要实验
结论
阴极射线
原子内部
存在电子
a粒子散射实验
原子=原子核+核外电子
天然放射性现象
原子核=质子+中子
4. 原子核的表示方法
=质子数=原子序数=荷外电子数
①核电荷数Z
②质量数A
=核子数=质子数+中子数
核电荷数（原子序数）
Z
X
元素符号
质量数
A
表示：它有2个质子和2个中子，所以核电荷数是2，质量数是4
（a粒子）
氦原子核
5. 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。
科学漫步
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。
X射线的本质：是原子内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波。

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