2017届高考物理二轮专题突破专题八波粒二象性原子和原子核教案.docx

专题八 波粒二象性 原子和原子核 一、学习目标1、掌握光电效应与光的粒子性 2、掌握原子能级跃迁和原子核的衰变规律 3、学会核反应方程的书写、质量亏损和核能的计算 二、课时安排2课时三、教学过程（一）知识梳理 1.氢原子能级图(1)能级图如图1所示.图1(2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：NC.2.原子核的衰变衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一整体射出中子转化为质子和电子2H2nHenHe衰变规律电荷数守恒、质量数守恒3.核能(1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量.(2)质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差，注意质量数与质量是两个不同的概念.(3)质能方程：Emc2，即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量与它的质量成正比.4.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大.(3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过109s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比.5.光电效应方程(1)光电子的最大初动能跟入射光子的能量h和逸出功W0的关系为：mv2hW0.(2)极限频率c.（二）典例精讲高考题型一 光电效应与光的粒子性【例1】(多选)(2016全国乙卷35(1)改编)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生.下列说法正确的是()A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B.入射光的频率变高，饱和光电流变大C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；根据EkhW0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率变高时，最大初动能Ek变大，因此C正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D错误.答案AC归纳小结1.处理光电效应问题的两条线索一是光的频率，二是光的强度，两条线索对应的关系是：(1)光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大.(2)光强光子数目多发射光电子数多光电流大.2.爱因斯坦光电效应方程EkhW0的研究对象是金属表面的电子，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大(如图2所示)，直线的斜率为h，直线与轴的交点的物理意义是极限频率c，直线与Ek轴交点的物理意义是逸出功的负值.图2高考题型二 原子结构和能级跃迁【例2】 (多选)如图3所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，下列说法正确的是()图3A.氢原子可以辐射出连续的各种波长的光B.氢原子可能辐射出10种不同波长的光C.氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时辐射光的波长最短D.辐射光中，光子能量为0.31eV的光波长最长解析氢原子只能辐射出不连续的几种波长的光.故A错误；因为(13.613.06) eV0.54eV，知氢原子能够跃迁到第5能级，根据C10知可能观测到氢原子辐射的不同波长的光有10种.故B正确；从n5能级跃迁到n1能级辐射的光子能量最大，波长最短.故C错误；从n5能级跃迁到n4能级辐射的光子能量最小，波长最长.光子能量为E5E40.54(0.85)eV0.31eV.故D正确.答案BD归纳小结1.汤姆孙发现了电子，密立根测出了电子的电荷量，卢瑟福根据粒子散射实验构建了原子的核式结构模型.玻尔提出的原子模型很好地解释了氢原子光谱的规律.卢瑟福用粒子轰击氮核实验发现了质子，查德威克用粒子轰击铍核发现了中子.贝可勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核是有结构的.居里夫妇首次发现了放射性同位素.2.原子的核式结构模型(1)在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核，而电子在核外绕核运动；(2)原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间绕核旋转.3.能级和能级跃迁：(1)轨道量子化核外电子只能在一些分立的轨道上运动rnn2r1(n1,2,3，)(2)能量量子化原子只能处于一系列不连续的能量状态En(n1,2,3，)(3)吸收或辐射能量量子化原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hEmEn(mn).高考题型三 核反应和核能的计算【例3】(2016全国甲卷35(1)在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是_，属于衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_.(填正确答案标号)A.CNeB.PSeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr2nF.HHHen解析衰变的反应物只有一个，生成物有He或e；重核裂变的反应物是重核和中子，生成中等质量的核并再次放出多个中子；轻核聚变是轻核合成为中等质量的核，故属于衰变的是C；属于衰变的是A、B；属于裂变的是E；属于聚变的是F.答案CABEF归纳小结1.射线、射线、射线之间的区别名称射线射线射线实质氦核流电子流光子速度约为光速的约为光速的99%光速电离作用很强较弱很弱贯穿能力很弱较强最强2.核反应、核能、裂变、轻核的聚变(1)在物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应.核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律.(2)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即Emc2或Emc2.(3)把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变；把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变.(4)核能的计算：Emc2，其中m为核反应方程中的质量亏损；Em931.5MeV，其中质量亏损m以原子质量单位u为单位.(5)原子核的人工转变卢瑟福发现质子的核反应方程为：NHeOH查德威克发现中子的核反应方程为：BeHe6Cn约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：AlHePn，PSie四、板书设计1、光电效应与光的粒子性 2、原子能级跃迁和原子核的衰变规律 3、核反应方程的书写、质