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(共33张PPT)
第一节 原子结构 原子核的组成
这个三叶形图标表示什么意思呢？
主要内容
原子的核式结构模型
天然放射现象
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01
PART 01
原子的核式结构模型
一、原子的核式结构模型
在 19 世纪以前，人们一直认为原子是组成物质的最小单元，是不可再分的。1897 年，英国物理学家汤姆孙（右图）通过对阴极射线的研究发现了电子，后来人们还发现在X射线使气体电离以及光电效应等现象中，都有电子从物质的原子中飞出。
一、原子的核式结构模型
由于原子整体是电中性的，所以可知原子内部除了电子，还有带正电的物质。这些带正电的物质和电子是怎样构成原子的，就成了当时物理学家们最关心的问题之一。
汤姆孙通过进一步的实验发现，电子带负电，质量比最小的氢原子质量小 1 000 倍以上，这就表明电子是原子的组成部分。
一、原子的核式结构模型
1898—1907 年，汤姆孙综合他的实验结果，提出了原子的枣糕结构模型假说并多次完善。他设想原子中的正电荷是均匀地分布在整个原子球体中，而电子却像枣糕里的枣镶嵌在原子中，如右图所示。
一、原子的核式结构模型
1909—1911年，英国物理学家卢瑟福（右图）做了用 α 粒子轰击金箔的实验，如下视频所示。
一、原子的核式结构模型
α 粒子散射实验的结果使卢瑟福感到很惊奇，因为按照汤姆孙原子模型假说，电子的质量很小，比 α 粒子的质量小得多，α 粒子碰到金原子内的电子，运动方向不会发生明显的改变，所以，汤姆孙原子模型假说是不正确的。
实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔片后仍沿原来的方向前进，只有少数（约8 000分之一）α 粒子发生大角度的偏转，极少数 α 粒子的偏转角度几乎达到 180°。这个实验被称作 α 粒子散射实验。
【思考与讨论】
与同学讨论，由绝大多数 α 粒子穿过金箔片后仍沿原来的方向前进这一现象，能推测出原子内部的结构可能是怎样的？
由只有少数（约 8 000 分之一）α 粒子发生大角度的偏转这一现象，能推测出原子内部可能有怎样的结构？
一、原子的核式结构模型
由极少数 α 粒子的偏转角度几乎达到 180°这一现象，能推测出原子内部可能有怎样的结构？
一、原子的核式结构模型
实验发现，卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析研究，并受太阳系行星运行规律的启发，提出了原子的核式结构模型假说：
1. 在原子的中心有一个很小的核，称为原子核。原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内。
2. 带负电的电子在核外空间绕着原子核旋转。
3. 原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，整个原子是电中性的。
一、原子的核式结构模型
根据卢瑟福原子模型的假说，可以很好地解释 α 粒子散射的现象，如下视频所示。
一、原子的核式结构模型
如果把原子放大成一座能容纳万人的体育馆，那么原子核只相当于一个乒乓球。
根据 α 粒子散射实验，可估算出原子核的半径为 10－15～10－14 m，而原子的半径约为 10－10 m，所以，原子核的半径只相当于原子半径的万分之一，原子核的体积只相当于原子体积的万亿分之一。
一、原子的核式结构模型
1919 年，卢瑟福做了用镭放射出的 α 粒子轰击氮原子核的实验，他发现某些 α 粒子钻进了氮原子核，并把氮核内的一个粒子驱逐出来，使氮核变成一个新的原子核。
一、原子的核式结构模型
为了了解这个从氮原子核里被驱逐出来的新粒子的性质，卢瑟福就在这个实验装置里加进电场和磁场，并根据它在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电荷，从而确定了这个新粒子就是氢原子核，他把它称为质子。
以后，人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核中都打出了质子，表明质子确实是原子核的组成部分。
一、原子的核式结构模型
1932年，英国物理学家查德威克（右图）用 α粒子轰击铍，发现产生了一种穿透力极强的射线。
一、原子的核式结构模型
查德威克用这种射线轰击氢、氮，结果打出了氢核和氮核。测量了被打出的氢核和氮核的速度，推算出这种射线粒子就是卢瑟福曾预言的质量跟质子差不多的中性粒子，并将其命名为中子。
后来人们又从其他许多原子核里都打出了中子，从而表明中子也是原子核的组成部分。
一、原子的核式结构模型
自从质子和中子被发现后，德国的海森伯和苏联的伊万年科各自提出了原子核是由质子和中子构成的假说，如右图所示。由这种假说演绎出的一些结论与大量实验结果相符合，因而这种假说很快被人们所公认，质子与中子统称为核子。
02
PART 02
天然放射现象
二、天然放射现象
1896 年，法国物理学家贝可勒尔在实验中首先发现，铀能放出肉眼看不见的却能使照相底片感光的某种射线。
二、天然放射现象
法国科学家皮埃尔·居里和玛丽·居里夫妇对此进行了更深入的研究，又发现两种放射性更强的新元素钋和镭。
进一步研究发现，原子序数大于 82 的所有元素，都具有放射性。原子序数小于 83 的元素，有的也具有放射性。元素这种自发地放出射线的现象称为天然放射现象。
像铀、钋、镭等物质放射射线的性质称为放射性。具有放射性的元素称为放射性元素。
二、天然放射现象
二、天然放射现象
通过对放射现象的研究发现，放射性元素发出的射线，在垂直穿过磁场时分成三束，如右图所示。
根据电磁学的知识可判断出，中间一束射线是不带电的，另两束射线分别带正、负电荷，人们把这三束射线分别称为 α 射线、β 射线和 γ 射线。
经过实验分析和比较，人们发现 α、β、γ 这三种射线具有不同的性质：
二、天然放射现象
名称 本质 速度 电离作用 贯穿本领
α 射线 氦原子核 可达 0.1 c 很强 很弱
β 射线 电子 可达 0.99 c 较弱 较强
γ 射线 电磁波 c 很弱 很强
右图所示的仪器是铱192无损探伤仪，其上的三叶形图标是国际通用的放射性辐射的传统标志，提醒该装置内有射线，常人要注意防范辐射，尽可能地远离该装置附近区域。
长时间或高强度的射线能伤害生物的细胞和组织，形成放射性灼伤。另外，射线的电离作用会损害细胞中的DNA，使它们停止发挥作用或发生变异，从而导致恶性肿瘤的生长。
二、天然放射现象
二、天然放射现象
国际标准组织和国际原子能机构于2007年推出新的辐射标志（右图），该标志更加醒目且通俗易懂，正在逐步取代传统辐射标志。
二、天然放射现象
放射性辐射不能被人体感官感受到，但可以用专门仪器测出来，度量辐射剂量的单位是Sv（希）。右图所示为我国某出入境检验检疫局工作人员正在使用辐射检测器对货物进行检测。
自然情况下的放射性辐射不会影响人类正常的繁衍生息，而且利用现代科技，辐射技术还可应用在工业、农业、医学、环境保护等各个领域，造福于人类。
在自然界，辐射无处不在，岩石、泥土、水、空气中到处都有。人体在接受微量的辐射时不会遭到损伤；但若突然受到大剂量辐射，会导致急性辐射伤害，出现胸闷、呕吐、极度疲倦和脱发等现象；若所受辐射剂量特别大而又缺乏适当治疗，则会有生命危险。
二、天然放射现象
利用放射线的贯穿本领跟物体的厚度和密度的关系，可以用放射线来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度，从而自动控制生产过程，如右图所示。
【应用与拓展】 放射线在现代生产、生活中的应用
二、天然放射现象
有些办公室、酒店的天花板上，安装着用来报告火警的“烟雾报警器”，如右图所示。
【应用与拓展】 放射线在现代生产、生活中的应用
二、天然放射现象
在医疗方面，患了癌症的病人可以接受钴60的放射治疗，如右图所示。
【应用与拓展】 放射线在现代生产、生活中的应用
二、天然放射现象
利用 γ 射线照射植物（棉花、白菜、萝卜等）的种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新的优良品种，如右图所示。
【应用与拓展】 放射线在现代生产、生活中的应用
二、天然放射现象
谢谢聆听！

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