高中物理第4章从原子核到夸克4.1原子核结构探秘学案选修.docx

4.1原子核结构探秘学习目标重点难点1知道质子和中子的发现过程。2记住原子核的组成，知道核子、同位素的概念。3知道核反应，会写核反应方程，会平衡核反应方程。重点：原子核的组成、写核反应方程。难点：写核反应方程。一、质子的发现1917年卢瑟福开始用粒子轰击氮原子核，发生了核反应，从氮原子核中打出了氢核，人们借用“原始”之义把氢核叫做质子。二、发现中子的艰难历程1卢瑟福的猜想1920年，卢瑟福提出：原子核内除了质子外，还存在一种质量与质子质量大体相等，但不带电的粒子，并认为这种不带电的中性粒子是电子进入质子后形成的。2查德威克的发现1932年，查德威克对粒子轰击铍核的实验进行研究，发现产生的射线有两个特点：是中性粒子；质量跟氢核质量差不多。查德威克把这种粒子叫中子，中子也是原子核的组成部分。预习交流1在古代，有人追求“点石成金”之术，他们试图利用某些方法将一块普通的石头变成黄金。他们的想法有道理吗？答案：采用人工的方法能使原子核发生变化，故在道理上“点石成金”是可以实现的，但代价可能太大。三、原子核的组成1原子核由质子和中子组成，它们统称为核子，原子核所带的电荷量总是质子电荷量的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷数，又叫做原子序数（即核电荷数）。质子和中子的总数目叫做原子核的质量数。2原子核用符号X表示，其中Z表示原子序数，A表示质量数。3同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核互称同位素。预习交流2一个铅原子的质量数位207，其核外电子有多少个？中子数是多少个？答案：由元素周期表查得铅的原子序数是82，故铅原子的质子数是82，它核外有82个电子，它的中子数是20782125（个）。四、核反应方程1用原子核的符号表示核反应前后各原子核变化情况的式子。2核反应遵守质量守恒定律和电荷守恒定律，即核反应方程两边的质量数和电荷数均是守恒。预习交流3核反应中，除了遵守质量数守恒和电荷数守恒外，还有其他规律可遵循吗？答案：核反应过程，还要遵守动量守恒定律和能量守恒定律。一、质子的发现如图是1917年卢瑟福用粒子轰击氮原子核的实验装置，开始时荧光屏上观察不到闪光，后通入氮气后就能观察到闪光，你能对这种实验现象做个简单分析吗？T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜、C真空容器答案：开始时荧光屏上观察不到闪光，说明粒子没有穿透铝箔打在荧光屏上。通入氮气时，粒子轰击氮原子核后产生了新粒子，这种新粒子穿透铝箔后打在荧光屏上引起闪光。（2010秦皇岛高二检测）如图为卢瑟福发现质子的实验装置，M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装铝箔，氮气从阀门T充入，A是放射源，在观察由质子引起的闪烁之前需进行必要调整的是（）。A充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上有粒子引起的闪烁B充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁C充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上能见到质子引起的闪烁D充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上见不到粒子引起的闪烁答案：D解析：实验目的是观察粒子轰击氮核产生新核并放出质子，所以实验前应调整铝箔的厚度，恰使粒子不能透过，但质子仍能透过，故选D。1新粒子性质的研究方法：.把这种新粒子引入电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出它的质量和电荷量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子，其符号是H或P。2人们用同样的方法也从其他元素的原子核中打出了质子，故质子是原子核的组成部分。二、中子的发现如图是1931年约里奥居里夫妇用来自铍的射线轰击石蜡，从石蜡中打出了质子的实验示意图，约里奥居里夫妇把轰击石蜡的“中子流”，误认为是射线，而错失发现中子的诺贝尔奖。你能分析其中的原因吗？答案：约里奥居里夫妇头脑中没有“可能存在中性粒子”的观念，所以就是这种中性粒子出现在眼前，他们也抓不住这个机会。卢瑟福的学生查德威克对老师的“原子核中可能存在中性粒子”的假设早有思想准备，所以他能及时抓住机会研究这种粒子，从而成为发现中子的第一人而荣获诺贝尔奖。如图所示为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋（Po）放射的射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研究知道（）。AA为中子，B为质子BA为质子，B为中子CA为射线，B为中子DA为中子，B为射线答案：A解析：不可见射线A，轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子。约里奥居里夫妇与发现中子的诺贝尔奖失之交臂的事例告诉我们，机遇总是垂青那些有准备的头脑。请你做个科学的有心人吧。三、原子核的组成、核反应方程原子核有什么特点？我们在写核反应方程时遵循什么规律？答案：原子核有两个特点：（1）核电核数质子数原子序数；（2）质量数质子数中子数核子数。写核反应方程时要遵循质量数守恒和电荷数守恒两个规律。下面是四个核反应方程ABCD（1）核反应中，反应方程两边的质量数和电荷数遵守什么规律？（2）上面四个核反应中，x表示质子的是_。答案：见解析解析：（1）核反应遵守质量数守恒和电荷数守恒，所以反应方程两边的质量数和电荷数是守恒的。（2）由质量数守恒和电荷数守恒，可得C中x的质量数为1，电荷数为1，所以C项中x为质子。完成核反应方程时，首先要由电荷数守恒和质量数守恒判断出未知粒子的核电核数和质量数，然后正确的写出粒子的符号，并正确标出质量数和核电荷数。1下列说法中符合物理学史的是（）。A汤姆生发现了电子B卢瑟福在粒子散射实验中发现了质子C卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在D玻尔在实验中发现了中子答案：AC2根据布莱克特的充氮云室径迹照片可知（）。A质子是直接从氮核中打出来的B粒子打进氮核后生成一个复核，这个复核放出一个质子C云室照片中，分叉后短而粗的是质子的径迹D云室照片中，短而粗的是粒子的径迹答案：B解析：分叉后的细长径迹是质子的径迹，短粗的径迹是新产生的核的径迹，而粒子的径迹在跟氮核碰撞后不再出现。3人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一。氦的这种同位素应该表示成（）。AHe BHe CHe DHe答案：C4铝箔被粒子轰击后发生了以下核反应：AlHeXn。下列判断正确的是（）。An是质子 Bn是中子CX是Si的同位素 DX是P的同位素答案：BD解析：符号n为中子，质子的符号为H，故A错，B对。根据电荷数守恒和质量数守恒可算出X的电荷数为15，质量数为30。所以X是P的同位素，C错，D