原子核(教师).doc

1对1个性化辅导教育一对一教案教 师:高二学生:上课时间 2014年 4 月 日阶 段:基础（ ） 提高（ ） 强化（ ）课时计划共 次课 第 次课教学课题:原子核教学目标:1.散射实验、原子核式结构模型、波尔的原子模型2.衰变、衰变、半衰期3.质能方程、结合能、重核的裂变教学重难点：重点：原子核式结构模型难点：波尔原子结构理论、质能方程教学过程考点导航典例分析巩固提高课后作业课后作业教案解读教师反思 原子物理【考点分析】（一）历史人物及相关成就1、 汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型 说明原子可再分2、 卢瑟福：粒子散射实验说明原子的核式结构模型发现质子3、 查德威克：发现中子4、 约里奥.居里夫妇：发现正电子5、 贝克勒尔：发现天然放射现象说明原子核可再分6、 爱因斯坦：质能方程，7、 玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱8、 密立根：油滴实验测量出电子的电荷量 （二）核反应的四种类型 提醒：1、 核反应过程一般是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连接2、 核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写出核反应方程3、 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒（三）种射线比较 提醒： 1.半衰期：表示原子衰变一半所用时间 2.半衰期由原子核内部本身的因素据顶，跟原子所处的物理状态(如压 强、温度)或化学状态（如单质、化合物）无关 3.半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变 无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期而言。 4.放射性同位素的应用：（1）工业、摊上、农业、医疗等（2）作为示 踪原子 （四）原子结构 1、原子的核式结构模型 （1）粒子散射实验结果： 绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数粒子发生了较大偏转，极少数 粒子甚至被反弹回来。（2）原子的核式结构模型： 在原子中心有一个很小的原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。（3）原子核的尺度：原子核直径的数量级为10-15m，原子直径的数量级约为10-10m。 （4）原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。2、玻尔原子模型 （1）原子只能处于一系列能量不连续的状态中，具有确定能量的未定状 态叫定态。原子处于最低能级的状态叫基态，其他的状态叫激发态。 （2）频率条件：高能m到低能m态：辐射光子 （3）原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道。五、氢原子光谱 1.氢原子光谱的实验规律 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式 1 -13.61 2 -3.40 3 -1.51 4 -0.85 5 -0.54 0 n E/eV图3 2.氢原子的能级和轨道半径 （1）氢原子的能级公式：其中E1=-3.6ev （2）氢原子的半径公式：,其中r1=0.5310-10m （3）氢原子能级图： 提醒：原子跃迁条件：，只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量A、 ，原子就能吸收，对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级差即可。B、 原子跃迁发出的光谱线条数，是一群氢原子，而不是一个，因为某一个氢原子有固定的跃迁路径。六、核力与核能1、核力：原子核内核子间存在的相互作用力2、特点：强相互作用、短程力，作用范围1.510-15m之内3、核能（1）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 他的质量成正比。即含义：物体具有的能量与他的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大，物体的能量减小，质量也减小。（2） 核子在结合成核子时出现质量亏损，吸收的能量也要相应减小。原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加，吸收能量 （3）获得方式：重核裂变和轻核聚变 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3-4倍。 【习题演练】1.氢原子从激发态跃迁到基态，则核外电子的 电势能减小，动能减少，周期增大 电势能减小，动能增大，周期减小电势能的减小值小于动能的增加值 电势能的减小值等于动能的增大值2 氢原子从能级跃迁到能级时，释放频率为1的光子；氢原子从能级跃迁到能级时，吸收频率为2的光子若21，则氢原子从能级跃迁到能级时，将 吸收频率为21的光子 吸收频率为12的光子释放频率为21的光子 释放频率为12的光子3 氢原子能级图的一部分如图51所示，、分别表示原子在三种跃迁过程中辐射出的光子它们的能量和波长分别为、 和、，则下述关系中正确的是 111 111 4.氢原子的1，2，3，4各能级的能量如图所示，氢原子由1的状态激发到4的状态在它回到1的状态的过程中 可能发出的能量不同的光子只有3种 B.可能发出6种不同频率的光子可能发出的光子最大能量是12.5 可能发出的光了的最小能量是0.855. 下列叙述中正确的是 卢瑟福得出原了核的体积极小的依据是绝大多数粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进玻尔认为卢瑟福理论中电子绕核旋转的向心力来自库仑力是错误的，所以提出新的玻尔理论玻尔的原子结构理论没有否定卢瑟福理论，而是在卢瑟福的学说上运用了普朗克的量子理论 爱因斯坦用于解释光电效应的光子说依据的也是量子理论，所以光子说是在玻尔理论上发展的6. 按照玻尔理论，氢原子处在量子数1和2的定态时，其相应的原子能量的绝对值之比12及电子的动能之比12 分别等于 41，41 41，21 21，41 21，217. 氢原子从4的激发态直接跃迁到2的能级时，发出蓝色光则氢原了从5的激发态直接跃迁到2的能级时，可能发出的是（ ）红外线 红光 紫光 射线8 一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，向外辐射了1、2、 3三种颜色的光子，且321，则 被氢原子吸收的光子能量为3 被氢原子吸收的光子能量为2被氢原子吸收的光子能量为1 被氢原子吸收的光子能量为（12）9 天然放射现象的发现揭示了 原子不可再分 原子的核式结构原子核还可再分 原子核由质子和中子组成10 如图53所示，表示原子核，粒子射向时被散射而偏转，其偏 转轨道可能是图中的（粒子入射动能相同） 11 关于粒了散射实验，下列说法中正确的是 绝大多数粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小粒子在离开原子核的过程中，加速度逐渐减小对粒了散射实验的数据分析，可以估算出原子核的大小12 氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，判断正确的是 电子绕核旋转半径增大 电子的动能增大氢原子的电势能增大 氢原子的能级减小13图54所示的实验中，用天然放射性元素钋（）放出的射线轰击铍时，产生一种不可见粒子当用这种粒子轰击石蜡时，可从石蜡中打出质子，经过各种检测发现 这种不可见粒子在电场和磁场中均不发生偏转，它一定是不带电的中性粒子这种不可见粒子的贯穿能力很强，它一定是射线（光子）这种不可见粒子的速度不到光速的110，而且能量很大（55），因此它不是射线这种不可见粒子和硼作用产生的新原子核增加的质量几乎和质子的质量相等，它一定是和质子质量相等的粒子14 质子和粒子在真空条件下，同时自静止由同一电场加速，经同点垂直进入同一偏转电场后均打在平行于偏转电场方向的同一荧光屏上不计质子和粒子所受的重力说法正确的是 质子比粒子先打到屏上打到屏上时，粒子的动能比质子大经加速电场时，质子比粒子电场力的冲量大质子和粒子将打到荧光屏上同一点15如图所示，为未知的天然放射源，为一张黑纸，为水平放置的平行金属板，板间有竖直方向较强的匀强电场，为荧光屏，为固定不动的显微镜筒整个装置放在真空中实验时，如果将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化如果再将黑纸移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁的亮点数大为 增加，由此可判定放射源发出的射线为 射线和射线 射线和射线射线和射线 射线和射线16 根据玻尔理论，在氢原子中，量子数越大，说明 核外电子轨道半径越小 核外电子的速率越小原子能级的能量越小 原子的电势能越大17.一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，向外辐射了1、2 、3三种频率的光子（321），对应光子的波长分别是1 、2、3，则 被氢原子吸收的光子能量为2 被氢原子吸收的光子能量为1321 312（12）18 当氢原子的电子处于第条轨道时，下面说法正确的是 电子的轨道半径是1（1为第1条可能轨道半径）由12（1为电子在第一条可能轨道时的能量），可知越大时，原子能量越大原子从定态跃迁到（1）定态时，辐射光子的波长（ 1）大量处于这一状态的氢原子通过自发辐射最多产生的光谱线数为 （1）219在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相切的圆圆的直径比为71，如图所示 ，那么碳14的衰变方程是 + + +20 在核反应方程：+中，表示 质子 中子 电子 正电子21 下列核反应中属于衰变的是 + + +22 最初发现中子的原子核的人工转变，是下列核反应方程中的哪一个 + + +24在核反应方程中的表示 质子 中子 电子 正电子25 用中子轰击铝27，产生钠24和粒子，钠24具有放射性，它衰变后变 成镁24，则粒子和钠的衰变过程分别是 质子、衰变 电子、衰变粒子、衰变 正电子、衰变26下列说法正确的是 用射线轰击铍（），铍核转变为，并放出射线射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强利用射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹光子的能量足够大时，用射线轰击氘核能使氘核分解为和 271900年，德国物理学家普朗克在研究电磁辐射的能量分布时发现，只 有认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，每 一份的能量等于，理论计算的结果才能跟实验事实完全符合受 该理论的启发，其他一些物理学家开展了有关方面的一些研究工作， 取得了一些丰富的成果，下列所述符合这种情况的有：麦克斯韦提出的光的电磁说 汤姆生提出的原子模型爱因斯坦提出的光子说 玻尔提出的“玻尔理论”28 人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从发现电子开始的 发现质子开始的粒子散射实验开始的 发现天然放射现象开始的29 目前，关于人类利用核能发电，下列说法中正确的是核能发电对环境的污染比火力发电要小核能发电对环境的污染比火力发电要大还只是利用重核裂变释放大量能量既有重核裂变、又有轻核聚变释放大量能量30 天然放射物质的放射线包含三种成份，下面的说法中正确的是（ ）一导厚的黑纸可以挡住射线，但不能挡住射线和射线某原子核在放出粒子后会变成另一种元素的原子核三种射线中对气体电离作用最强的是射线粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子31 根据玻尔理论，在氢原子中，量子数越大，则电子轨道半径越小 电子轨道速度越小原子的能量越小 原子的电势能越小32 根据玻尔理论，在氢原子中，量子数越大，则电子轨道半径越小 电子轨道速度越小原子的能量越小 原子的电势能越小33 对卢瑟福的粒子散射实验现象的分析表明了原子内存在着质量与正电荷集中的原子核原子内有带负电的电子电子绕核运行的轨道是不连续的 原子核只占原子体积的极小部分34 如图5-1为氢原子1，2，3，4的各个能级示意图处于4能量 状态的氢原子，当它向较低能级发生跃迁时，发出的光子能量可能为图5-1255 136 1275 08535 下面列举的现象中，哪个是卢瑟福在粒子散射实验中观察到的，并据此现象得出原子的核式结构 大多数粒子发生较大角度偏转，少数粒子仍按原方向前进多数粒子发生较大角度偏转，少数粒子按原方向前进，或被 弹回绝大多数粒子穿过金箔后仍按原方向前进极少数粒子发生较大角度偏转，甚至被弹回36 如图5-2所示的4个图中，点表示某原子核的位置，曲线和 表示经过该原子核附近的粒子的运动轨迹，正确的图是图5-237 根据玻尔理论，氢原子的基态能级为，氢原子从3的定态跃迁到1的基态过程中辐射光子的波长为，为普朗克常量，为光速，则电子的动能增大 电子的电势能增大电子的运动周期增大 辐射光子波长9838下列说法正确的是天然放射现象的发现，揭示了原子核是由原子和中子组成的玻尔的原子结构理论没有否定卢瑟福理论，而是在卢瑟福的学说 上运用了量子理论射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强光子的能量足够大，用线轰击氘核能使氘核分解为和39 如图5-3所示是“原子核人工转变”实验装置示意图，其中是放射性物质，是铝箔，为荧光屏，在容器中充入氮气后，屏上出现 闪光，该闪光是图5-3粒子射到屏上产生的粒子从打出的粒子射到屏上产生的粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的放射性物质放出的射线射到屏上产生的40 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造 原理如图5-4所示，离子源产生一个质量为，电量为的正离子， 离子产生出来时速度很小，可以看作是静止的离子产生出来后经过电 压加速，进入磁感强度为的匀强磁场，沿着半圆周运动而达到记录 它的照相底片上，测得它在上的位置到入口处的距离为则 下列说法正确的是图5-4若某离子经上述装置后，测得它在上的位置到入口处的距离大于，则说明离子的质量一定变大若某离子经上述装置后，测得它在上的位置到入口处的距离大于，则说明加速电压一定变大若某离子经上述装置后，测得它在上的位置到入口处的距离大于，则说明磁感强度一定变大若某离子经上述装置后，测得它在上的位置到入口处的距离大于，则说明离子所带电量可能变小41 如果某放射性元素经过次衰变和次衰变，变成一种新原子核，则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减小2 242某放射性元素的原子核的衰变过程是，下列说法中正确的是原子核的中子数比少2 原子核的质子数比少1原子核的中子数比少1 原子核的质子数比少1431999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰研制“两弹一星”作出突出贡献的科技专家，下列核反应方程中属 研究两弹的基本的核反应方程式的是44一个质子以1010的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列正确的是 硅原子核速度的数量级为107，方向跟质子的初速度方向一致 硅原子核速度的数量级为105，方向跟质子的初速度