高中物理 第19章 第1节 原子核的组成同步辅导与检测课件 新人教版选修35.ppt

第1节原子核的组成 原子核 中子的发现1920年卢瑟福大胆地提出了新假说 认为可能存在着一种质量与质子相同的中性粒子 他将它设想为一个氢原子 因为它的电子已经从轨道上跌进了核里 所以电荷成了中性 卡文迪许实验室的查德威克重复了约里奥夫妇做过的实验 他采用钋加上铍作为源 发出的辐射不仅撞击氢 还使它撞击氦和氮 他把各次反冲进行比较 从而证实辐射中含有一种中性成分 其质量大约与质子相等 查德威克把它命名 中子 并因此而获得诺贝尔物理学奖 中子的发现引起一系列的效果 主要有三个方面 第一是为核模型理论提供了重要依据 从此核物理进入一个崭新的阶段 其次是激发了一系列新课题的研究 引起一连串的新发现阶段 其中最重要的是人工放射性 慢中子和核裂变 第三是打开了核能实际应用的大门 从此 质子 中子核模型代替了质子 电子核模型 1 天然放射现象 1 放射性元素 地发出射线的现象 叫做 它是法国物理学家 发现的 2 居里夫妇对铀和含铀的各种矿石进行了深入研究 发现在沥青中存在着两种能够发出更强射线的新元素 把其中一种元素命名为 另一种元素命名为 2 射线到底是什么物质发射射线的性质称为 具有放射性的元素称为 放出的射线有 三种类型射线 其中穿透能力最弱的是 穿透能力最强的是 答案 1 1 自发天然放射现象贝可勒尔 2 钋镭2 放射性放射性元素 射线 射线 射线 射线 射线 3 原子核的组成 1 和 统称核子 原子核所带的电荷总是 电荷的整数倍 通常用这个整数表示核的电荷量 叫做原子核的 用 表示 原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍 这个倍数叫做原子核的 用 表示 2 具有相同质子数而中子数不同的原子核 在元素周期表中处于同一位置因而互称 氢的三种同位素是 答案 1 质子中子质子电荷数z质量数a 2 同位素氕氘氚 一 天然放射现象1 天然放射现象 贝克勒尔的发现1896年 法国物理学家贝克勒尔发现 铀和含铀的矿物能发出一种看不见的射线 这种射线能穿透黑纸而使照相底片感光 这种元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象 物质发射看不见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 研究发现 自然界中原子序数大于或等于83的所有元素 都能自发地放出射线 原子序数小于83的元素 有的也具有放射性 后来居里夫人发现了两种放射性很强的元素 钋和镭 虽然具有天然放射性的元素的种类很多 但它们在地球上的含量很少 2 对放射性的研究 1 研究方法 让放射线通过电场或磁场来研究其性质 把样品放在铅块的窄孔底上 在孔的对面放着照相底片 在没有磁场时 发现在底片上正对孔的位置感光了 若在铅块和底片之间放一对磁极 使磁场方向跟射线方向垂直 结果在底片上有三个地方感光了 说明在磁场作用下 射线分为三束 表明这些射线中有的带电 正电和负电 有的不带电 如上图所示 见上页 由三种粒子组成 从感光位置知道 带正电的射线偏转较小 这种射线叫 射线 带负电的射线偏转较大 这种射线叫 射线 不偏转的射线叫 射线 2 各种射线的性质 特性 射线 经研究发现 射线是高速粒子流 粒子带两个单位正电荷 质量数为4 即 粒子是氦核 其速度可达光速的1 10 有较大的动能 特性 贯穿本领弱 但电离作用强 能使沿途的空气电离 射线 经实验证实 射线是电子流 其速度可达光速的99 特征 贯穿本领强 能穿透黑纸 甚至穿透几毫米厚的铝板 但电离作用较弱 射线是一种波长很短的电磁波 光子流 是能量很高的电磁波 波长 10 10m 特征 贯穿本领更强 能穿透几厘米厚的铅板 但电离作用更弱 注 如果一种元素具有放射性 那么不论它是以单质的形式存在 还是以某种化合物的形式存在 放射性都不受影响 也就是说 放射性与元素存在的状态无关 放射性仅与原子核有关 因此 原子核不是组成物质的最小微粒 原子核也存在一定的结构 3 天然放射现象的意义天然放射现象说明原子核是有内部结构的 元素的放射性不受单质和化合物存在形式的影响 化学反应决定于核外的电子 能量有限 不可能放出 粒子 也不可能放出高速的电子和 光子来 因此三种射线只能是从原子核内放出的 说明原子核是有复杂结构的 如右下图所示 一天然放射性物质射出三种射线 经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域 方向如图所示 调整电场强度e和磁感应强度b的大小 使得在mn上只有两个点受到射线照射 下面的哪种判断是正确的 a 射到b点的一定是 射线b 射到b点的一定是 射线c 射到b点的一定是 射线或 射线d 射到b点的一定是 射线解析 射线不带电 在电场或磁场中它都不受场的作用 只能射到a点 因此d选项不对 调整e和b的大小 既可以使带正电的 射线沿直线前进 也可以使带负电的 射线沿直线前进 沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡 即eq qvb 已知 粒子的速度比 粒子的速度小得多 当我们调节使 粒子沿直线前进时 速度大的 粒子向右偏转 有可能射到b点 当我们调节使 粒子沿直线前进时 速度较小的 粒子也将会向右偏 也有可能射到b点 因此c选项正确 而a b选项都不对 答案 c点评 解答本题关键是 注意分析三种粒子的带电和受力情况 就会推知其偏转情况 从而得出正确答案 变式迁移 1 如图所示 是利用放射线自动控制铝板厚度的装置 假如放射源能放射出 三种射线 而根据设计 该生产线压制的是3mm厚的铝板 那么这三种射线中的哪种射线对控制厚度起主要作用 当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时 将会通过自动装置将m n两个轧锟间的距离调大还是调小 a 射线 大b 射线 大c 射线 小d 射线 大 解析 射线不能穿过3mm厚的铝板 射线就很容易穿过3mm厚的铝板 基本不受铝板厚度的影响 而 射线刚好能穿透几毫米厚的铝板 因此厚度的微小变化会使穿过铝板的 射线的强度发生较明显变化 即 射线对控制厚度起主要作用 若超过标准值 说明铝板太薄了 应该将两个轧辊间的距离调节得大些 故b正确 答案 b 二 原子核的组成1 质子的发现 1 1919年 卢瑟福用 粒子轰击氮原子核 结果从氮核中打出了一种粒子 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 p 后来人们又从其他原子核中打出了质子 故确定质子是原子核的组成部分 2 质子带正电荷 电荷量与一个电子所带电荷量相等 质子的质量为mp 1 6726231 10 27kg 2 中子的发现 1 卢瑟福的预言1920年卢瑟福提出了一种大胆的猜想 原子核内除了质子外 还存在一种质量与质子的质量大体相等但不带电的粒子 并认为这种不带电的中性粒子是由电子进入质子后形成的 2 查德威克发现查德威克验证了他的老师卢瑟福12年前的预言 原子核中确实存在着中性的 质量几乎与质子相同的粒子 并把它叫做中子 n 3 中子的质量为mn 1 6749286 10 27kg 3 原子核的组成 1 核子 质子和中子统称为核子 2 原子核的组成 由核子组成 即由质子和中子组成 3 电荷数 原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍 这个整数表示原子核的电荷量 叫做原子核的电荷数 用z表示 4 质量数 原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和 而质子与中子的质量几乎相等 所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍 这个倍数叫做原子核的质量数 用a表示 5 原子核的符号 注 x为元素符号 a表示质量数 z表示电荷数 即原子序数 核电荷数 质子数 z 元素的原子序数 核外电子数质量数 a 核子数 质子数 中子数4 同位素原子核内的质子数决定了元素的化学性质 同种元素的原子质子数相同 核外电子数也相同 所以有相同的化学性质 但它们的中子数可以不同 定义 具有相同质子数 不同中子数的原子互称同位素 例如氢的三种同位素 氕 氘 氚 镭的原子序数是88 原子核质量数是226 试问 1 镭核中有几个质子 几个中子 2 镭核所带电荷量是多少 3 若镭原子呈中性 它核外有几个电子 4 是镭的一种同位素 让和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 解析 因为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 镭核所带电量q ze 88 1 6 10 19c 1 41 10 17c 3 核外电子数等于核电荷数 故核外电子数为88 4 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力 故有qvb m r 两种同位素具有相同的核电荷数 但质量数不同 故 答案 见解析点评 核电荷数与原子核的电荷量是不同的 组成原子核的质子的电荷量都是相同的 所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍 我们把核内的质子数叫核电荷数 而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量 本题容易把核电荷数误认为是原子核的电荷量而造成错解 变式迁移 2 双选 是镭的一种同位素 对于这两种镭的原子而言 下列说法正确的有 a 它们具有相同的质子数和不同的质量数b 它们具有相同的中子数和不同的原子序数c 它们具有相同的核电荷数和不同的中子数d 它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质解析 原子核的原子序数与核内质子数 核电荷数 核外电子数都是相等的 且原子核内的质量数 核子数 等于核内质子数与中子数之和 由此知这二种镭的同位素 核内的质子数均为88 核子数分别为228和226 中子数分别为140和138 原子的化学性质由核外电子数决定 因它们的核外电子数相同 故它们的化学性质也相同 答案 ac 基础巩固 1 下列哪些事实表明原子核具有复杂结构 a 粒子的散射实验b 天然放射现象c 阴极射线的发现d x射线的发现答案 b 2 双选 关于天然放射现象 下列说法正确的是 a 是玛丽 居里夫妇首先发现的b 说明了原子核不是单一的粒子c 射线必须伴随 射线或 射线而产生d 任何放射性元素都能同时发出三种射线 解析 首先发现天然放射性现象的是法国物理学家贝可勒尔 同时也是首次揭示出原