人教版选修35 原子核的组成 第2课时 教案.doc

原子核的组成一、教学目标1在物理知识方面要求(1)了解原子核的人工转变了解它的方法和物理过程(2)了解质子和中子是如何被发现的(3)会写核反应方程式(4)了解原子核的组成，知道核子和同位素的概念2掌握利用能量和动量守恒的思想来分析核反应过程从而培养学生运用已知规律来分析和解决问题的能力3通过发现质子和中子的历史过程，使学生认识通过物理实验研究和探索微观结构的研究方法及体会科学研究的艰巨性和严谨性二、重点、难点分析1重点是使学生了解原子核的人工转变和原子核的组成在原子核的人工转变中发现了质子和中子，它是确定原子核组成的实验基础2用已经学过的能量和动量守恒以及有关的知识来分析核反应过程，是本节的难点三、教具1分析卢瑟福做的“粒子轰击氮原子核的实验”2讲解约里奥居里和伊丽芙居里夫妇做的“用来自铍的射线去轰击石蜡的实验”用投影幻灯、投影片四、主要教学过程 (一)引入新课复习提问：1卢瑟福通过什么实验产生了质子？试写出这个实验的核反应方程式质子的发现引导人们更进一步去研究原子核的内部结构，10多年后，科学家经过深入研究发现了原子核中另一种新的基本粒子中子(二)教学过程设计1中子的发现(1)卢瑟福的假说质子发现后，有人提出原子核可能是由带正电的质子组成的但这设想在解释除氢原子核外的其他原子核时遇到了困难，大多数原子核的电荷数与质量数不相等，如铀238的电荷数为92，若都由质子组成，其质量数也应是92，而除质子外剩下146的质量数是什么呢？1920年，根据以上分析，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子(2)约里奥居里夫妇的实验1930年发现，用钋(po)放出的粒子轰击铍(be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有射线能穿透铅板，所以认为这种射线为射线1932年约里奥居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图8(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里奥居里夫妇没有得出最后的结论(3)查德威克实验1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是射线的可能后查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打击了一些氢核(质子)和氮核，并测量出被打出的氢核和氮核的速度，由此推算出这种射线的质量测量结果表明，被打出的原子核的速度是不同的，如被打出的氢核的速度有大有小，查德威克认为其中速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果，其他速度较小的是由于斜碰的结果(4)中子的发现分析：查德威克认为它们之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为mh，最大速度为 vh，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：mv=mv+mhvh， (1)其中v是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：同样可求出未知射线与氮原子碰撞后，打出的氮核的速度查德威克在实验中测得氢核的最大速度为vh=3.3109cm/s，氮核的最大速度为vn=4.7108cm/s将速度的最大值代入方程(6)，可得：可得：m=1.15mh查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验，可得到同样的结果后来更精确实验测出，此粒子质量非常接近于质子质量，只比后者大千分之一多(此粒子质量是 1.67492010-27kg，质子质量是1.67261410-27kg)查德威克发现的这种与质子质量差不多的粒子，由于不带电，所以发现中子的核反应方程式为实验证实，从许多原子核里都能打出中子，可见中子也是原子核的组成部分中子的发现是物理学发展史上的一件大事，由于中子不带电，所以更容易接近或打进原子核不少科学家用中子轰击原子核，进一步揭示了物质的微观结构，对近代物理学的发展起了很大作用由此也可看出科学的预言和假说的重要作用，它可引导人们发现新的事实和规律中子的发现的历史事实也使我们明确，在科学研究中要时刻保持严谨的态度，否则会像约里奥居里夫妇一样与中子这样重要的发现失之交臂由于发现了中子，查德威克获得1935年诺贝尔物理学奖中子的发现是科学假设和理论推证相结合的产物，也是查德威克与许多物理学家共同努力的结果查德威克事后说：“先进的科学知识通常是很多人劳动的成果”2原子核的组成中子发现后，原子核是由质子和中子组成的看法很快得到了公认质子和中子统称为核子，质子带一个单位正电荷，质量数为1；中子不带电，质量数也是1在核中：电荷数=质子数=核外电子数质量数=质子数+中子数14，所以中子数为14-7=7，则氮核是由7个质子和7个中子组成的同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素如在天然放射现象中，放射出的三种射线：粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，其核反应方程式为 粒子是电子，这是由中子转化为质子和电子，其核反应方程式为射线是由光子组成，后面会讲到(三)课堂小结1在原子核由质子组成的说法遇到困难时，卢瑟福预言：原子核中可能存在着与质子质量差不多的不带电粒子，称为中子2查德威克通过对许多实验的分析，并运用动量守恒和能量守恒的规律，测量并计算出被一些人误认为射线的粒子的电性和质量，从而发现了质量与质子差不多，不带电的中性粒子中子3原子核是由质子和中子组成的它的电荷数等于质子数，它的质量数等于质子数加中子数4了解同位素的意义知道天然放射现象中粒子和粒子的形成及核反应方程式(四)复习提问2一个中子以速度v0与一静止的原子核作正面弹性碰撞，原子核的质量为a，则该原子核得到的能量e2与中子的起始能量e0之比为(1)证明上述关系式根据弹性碰撞的规律可列出动量守恒和动能守恒的方程：若中子质量为m0原子核质量为ma=am0(1)m0v0=m0v+mav， (1)(2)因为a=12，则可求课堂练习：1(多选)关于质子与中子，下列说法正确的是()a原子核(除氢核外)由质子和中子构成b质子和中子统称为核子c卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在d卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在【解析】原子核(除氢核外)由质子和中子构成，质子和中子统称为核子，卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在，查德威克用粒子轰击铍发现了中子，故a、b、c正确，d错误【答案】abc2人类探测月球发现，月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一，氦的这种同位素应表示为() 【导学号：64772102】a.heb.hec.he d.he【解析】氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故可写作he，因此b正确，a、c、d错误【答案】b3(多选)粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核(o)在这个氧原子核中有()a17个电子b9个中子c8个质子d这个氧原子核中不可能存在处于游离态的电子或正电子【解析】根据原子核的构成，核电荷数为8，即质子数为8，核外电子数为8，质量数为17，所以中子数为1789，原子核内没有游离的正电子，所以答案为b、c、d.【答案】bcd4(多选)三个原子核x、y、z，x核放出一个正电子后变为y核，y核与质子发生核反应后生成z核并放出一个氦(42he)，则下面说法正确的是()ax核比z核少一个中子bx核的质量数比z核的质量数大3cx核与z核的总电荷是y核电荷的2倍dx核的电荷数比z核的电荷数大2【解析】设原子核x的核电荷数为n，质量数为m，则由已知可得两个核反应方程式分别为：x01emn1ymn1y11h42hem3n2z因此比较x、y、z的质量数与核电荷数，可判定b、c、d均正确【答案】bcd5有些元素的原子核可以从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子(如从离原子核最近的k层电子中俘获电子，叫“k俘获”)，当发生这一过程时() 【导学号：64772040】a新原子是原来原子的同位素b新原子核比原来的原子核少一个质子c新原子核将带负电d新原子核比原来的原子核少一个中子【解析】原子核“俘获”一个电子后，带负电的电子与原子核内带正电的质子中和，原子核的质子数减少1，中子数增加1，形成一个新原子，新原子与原来的原子相比，质子数不同，中子数也不同，但核子数相同，不是同位素，所以b正确【答案】b6(多选)以下说法中正确的是()a原子中含有带负电的电子，所以原子带负电b原子核中的中子数一定跟核外电子数相等c用粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分d绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子【解析】原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的原子核，故a错；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故b错；正是用粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故c正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故d正确【答案】cd7以下是物理学史上3个著名的核反应方程xli2yynxoybezcx、y和z是3种不同的粒子，其中z是_【解析】把前两个方程化简，消去x，即nliyo，可见y是he，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子n.【答案】n8一个静止的氮核n俘获了一个速度为2.3107m/s的中子，生成一个复核a，a又衰变成b、c两个新核设b、c的速度方向与中子速度方向相同，b的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，b、c在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比rbrc1130，求：(1)c核的速度大小；(2)根据计算判断c核是什么；(3)写出核反应方程【解析】氮核吸收了一个中子变成的复核不稳定，将发生衰变整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成一个系统，过程前后都不受外界的任何干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒利用这一点，