高中物理 3.1 原子核的组成与核力教学课件 教科版选修35.ppt

1原子核的组成与核力 1 知道质子 中子的发现 2 知道原子核的组成 知道核子和同位素的概念 3 会写核反应方程 4 了解原子核里的核子间存在着相互作用的核力 一 质子 中子的发现质子的发明 用 粒子轰击获得了质子 这个实验表明 可以用人工的方法改变 把一种元素变成另一种元素 卢瑟福 氮原子核 原子核 中子的发现 卢瑟福的学生通过实验证实了的存在 在实验中 他发现这种射线在磁场中不发生偏转 可见它是粒子流 他又测得这种射线的速度不到光速的十分之一 这样就排除了它是射线的可能 他还用这种射线轰击氢原子和氮原子 打出了一些氢核和氮核 通过测量被打出的氢核和氮核的速度 推算出这种射线的粒子的质量跟氢核的质量差不多 并把这种粒子叫做中子 查德威克 中子 中性 二 原子核的组成原子核的组成 由和组成 因此它们统称为 原子核的电荷数 等于原子核的即原子的 原子核的质量数 等于和的总和 原子核的符号 x其中x为 a为原子核的 z为原子核的 质子 中子 核子 质子数 原子序数 质子数 中子数 元素符号 质量数 电荷数 原子核 电荷数 质量数 四 核力核力 原子核里的间存在着相互作用的核力 把核子紧紧地束缚在核内 形成稳定的原子核 核力特点 1 核力是相互作用的一种表现 在它的作用范围内 核力比库仑力大得多 2 核力是 作用范围在之内 3 每个核子只跟的核子发生核力作用 这也称为核力的 核力 短程力 10 15m 相邻 饱和性 核子 强 一 原子核的组成质子的发现1919年 卢瑟福用 粒子轰击氮 结果从氮核中打出一种粒子 并测定了它的电荷量与质量 知道它是氢原子核 把它叫做质子 后来人们又从其他原子核中打出了质子 因此确定质子是原子核的组成部分 质子带正电 电荷量与一个电子的电荷量相等 其质量mp 1 6726231 10 27kg 中子的发现卢瑟福发现质子后 预言核内还有一种不带电的粒子 并给这种还未 出生 的粒子起了一个名字叫 中子 卢瑟福的预言十年后就变成了现实 他的学生查德威克用实验证明了原子核内含有中子 中子的质量非常接近于质子的质量 中子不带电 呈电中性 其质量mn 1 6749286 10 27kg 原子核的组成原子核是由质子 中子组成的 质子带正电 中子不带电 不同的原子核内质子和中子的个数并不相同 核电荷数 质子数 元素的原子序数 核外电子数 原子呈电中性 质量数 质子数 核子数 1 核子数 质子数和中子数之和叫核子数 2 质子数 等于原子核的电荷数 z 原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍 这个整数叫原子核的电荷数 z 原子核所带电荷量为ze z 1 60 10 19c 例如 cu表示cu原子的核电荷数即质子数是29 所带电荷量q 29e 29 1 60 10 19c 典例1 已知镭的原子序数是88 原子核质量数是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电荷量是多少 3 若镭原子呈中性 它核外有多少电子 4 ra是镭的一种同位素 让ra和ra以相同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 原子核的组成 解析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 由此可得 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 镭核的核电荷数和所带电荷量分别是z 88 q ze 88 1 6 10 19c 1 41 10 17c 变式1 1998年9月23日 铱卫星通讯系统在美国和欧洲正式投入商业运行 原计划的铱卫星系统是在距地球表面780km的太空轨道上建立的一个由77颗小卫星组成的星座 这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上 每条轨道上有11颗卫星 由于这一方案的卫星排列与化学元素铱原子核外77个电子围绕原子核运动的图景类似 所以简称为铱星系统 自然界中有两种铱的同位素 质量数分别为191和193 则 a 这两种同位素的原子核内的中子数之比为191 193b 这两种同位素的原子核内的中子数之比为57 58c 这两种同位素的质子数之比为191 193d 这两种同位素的质子数之比为1 1解析本题考查原子核的组成及同位素 同位素是指具有相同质子数和不同中子数的同种元素 由题意知铱的质子数为77 两种同位素的中子数分别为114 116 则两种同位素的中子数之比为57 58 质子数之比为1 1 故正确选项为b d 答案bd 核反应方程 擦肩而过的中子 小居里夫妇的遗憾在物理学史上 中子的发现经历了一段曲折而富戏剧性的认识过程 它曾与著名的实验物理学家约里奥 居里夫妇擦肩而过 而给这对夫妇带来几多遗憾 让我们来重温这段历史吧 1930年 德国物理学家博特 w w g bothe 1891 1957 和贝克 h becker 用 粒子轰击较轻的元素 特别是轰击铍时 发现从铍中发射一种强度不大但穿透力极强的射线 他们把这种射线称作是铍辐射 但是这两位物理学家错误地认为他们发现的是高能 射线 1932年 约里奥 居里夫妇重复了博特的铍辐射实验 他们的实验条件很好 有强大的射线源 很容易就得到与博特相同的结果 为了测量物质对铍辐射的吸收 他们把各种物质放在铍板与辐射测量仪之间 意外地发现 当把石蜡放在铍辐射经过的路径上时 辐射测量仪记录到的粒子数不仅没有减少 反而比不放石蜡时多得多 经过鉴定 他们发现 从石蜡里飞出的是质子 这表明 铍辐射从石蜡中打出了质子 根据打出的质子的速度 他们推算出这种射线的能量是50兆电子伏特 这与上述10兆电子伏特相去甚远 然而 约里奥 居里夫妇还是沿着博特的错误思路思考 他们把这一现象解释为光子同质子的康普顿散射 1932年1月18日 约里奥 居里夫妇发表了他们的实验结果和评论 由于他们对理论的轻视 使他们白白失去了一次发现中子的机会 约里奥 居里夫妇的论文传到英国 英国物理学家查德威克不相信这种解释 他认为 反冲质子有这么大的能量绝不可能是光子碰撞的结果 这很可能是十年前卢瑟福所预言的 中性粒子 碰撞所致 查德威克用这种射线去轰击氢原子时发现 氢原子核被弹射出去 说明这种射线是具有一定质量的粒子流 由于这种粒子流不带电 电场和磁场对它不起作用 所以不能利用它在磁场或电场中的径迹来计算它的质量 查德威克认为 这种粒子穿过物质时它将与物质中的原子核发生弹性