2020-2021学年物理教科版选修3-5教案：3.1　原子核的组成与核力 Word版含解析

1、第三章原子核1原子核的组成与核力一、原子核的组成1质子的发现1919年，卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测定了它的电荷和质量，确定它是氢原子核，叫做质子，用p或h表示，其质量为mp1.671027_kg.2中子的发现(1)卢瑟福的预言：原子核内可能还有一种不带电的粒子，名字叫中子(2)查德威克的发现：用实验证明了中子的存在，用n表示，中子的质量非常接近质子的质量3原子核的组成(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数(2)电荷数(z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核

2、的电荷数(3)质量数(a)：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(4)x核电荷数原子核的质子数，即元素的原子序数4同位素具有相同的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，它们互称为同位素例如：氢有三种同位素，分别是h、h、h.二、核力1核力(1)核力：核子之间的相互作用力，称为核力，也称强力(2)核力的特征在核的线度内，核力比库仑力大得多；核力是短程力，当两核子中心相距大于核子本身线度时，核力几乎完全消失；核力与电荷无关，质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间的核力是相

3、等的2原子核中质子和中子的比例由于核力是短程力，自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？提示：组成原子核的相邻核子间存在着核力三、核反应1核反应用一定能量的粒子轰击原子核，改变了核的结构， 我们把这样的过程叫做核反应2核反应的实质以基本粒子(粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核x)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(y)，并放出某种粒子3常见的人工转变的核反应有(1)卢瑟福发现质子：nheoh(2)查德威克发现中子：behe

4、cn(3)居里夫妇人工制造同位素：healnpp具有放射性： psie4遵循规律质量数守恒，电荷数守恒考点一 原子核的组成1原子核的组成(1)概述原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电不同的原子核内质子和中子的个数并不一定相同(2)基本关系：核电荷数质子数元素的原子序数核外电子数质量数核子数质子数中子数2对核子数、电荷数、质量数的理解(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，质子数和中子数之和叫核子数(2)电荷数(z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数(3)质量数(a)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的

5、总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数【例1】已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它的核外有几个电子？(4)ra是镭的一种同位素，让ra和ra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？1原子核的电荷数与核外电子数有何关系？2原子核的质量数与其质子数、中子数具有怎样的关系？3互为同位素的两种原子核，它们的质量数、核电荷数、中子数，相同的是哪个？【解析】(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数

6、为88，中子数n等于原子核的质量数a与质子数z之差，即naz22688138.(2)镭核所带的电荷量：qze881.61019 c1.4081017 c.(3)核外电子数等于核电荷数等于质子数，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qvbm，r，因为两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故.【答案】(1)88138(2)1.4081017 c(3)88(4)总结提能 此处易把核电荷数与原子核所带的电荷量相混淆，而将核电荷数误认为带电荷量导致错解卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是(c)a电子数与质子数相等b原子核的质量大约是质子

7、质量的整数倍c原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些d质子和中子的质量几乎相等解析：卢瑟福发现中子后，设想原子核只由质子组成，但核电荷数只是质量数的一半或少一些，这与假设相矛盾，因此他又设想原子核内除质子外还有不带电的中子存在，所以选项c正确考点二 核力及原子核中质子和中子的比例1核力的性质(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现(2)核力是短程力约在1015 m数量级时起作用，距离大于0.81015 m时为引力，距离小于0.81015 m时为斥力距离为101015 m时核力几乎消失(3)核力具有饱和性核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用(4)核

8、力具有电荷无关性核力与核子电荷无关2原子核中质子与中子的比例关系(1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多(2)形成原因若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大

9、到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的【例2】关于核力的说法正确的是()a核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用b核力就是电磁力c核力是短程力，作用范围在1.51015 m之内d核力与电荷有关【解析】核力是短程力，超过1.51015 m核力急剧下降几乎消失，故选项c正确；核力与万有引力、电磁力不同，故选项a、b错误；核力与电荷无关故选项d错误【答案】c关于质子和中子的说法，正确的是(d)a原子核中质子数和中子数一定相等b稳定的重原子核里，质子数比中子数多c原子核都是非常稳定的d对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，形

10、成的核也一定是不稳定的解析：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多因此正确答案选d.考点三 对核反应方程的认识1常见的几个核反应方程：nheoh(发现质子)behecn(发现中子)alhepnpsie(发现正电子)2写核反应方程时应注意的问题(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰(3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化【例3】完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子和中子的(1)b

11、hen()(2)be()cn(3)al()mgh(4)nheo()(5)na()nah【解析】(1)bhenn(2)behecn此核反应使查德威克首次发现了中子(3)alnmgh(4)nheoh此核反应使卢瑟福首次发现了质子(5)nahnah【答案】见解析总结提能 书写核反应方程四条重要原则(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号；(3)能量守恒(中学阶段不做要求)；(4)核反应必须是实验中能够发生的以下是物理学史上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(c)a粒子b质子c中子 d电子解析：把前两个方程化简，消去x，即nliyo

12、，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.因此选项c正确1下列说法正确的是(a)a质子和中子的质量不等，但质量数相等b质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和c同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同d中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和解析：质子和中子的质量不同，但质量数相同，选项a正确；质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量数总和，选项b错误；同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同，选项c错误；中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子总电荷量之和，选项d错误2(多选)氢有三种

13、同位素，分别是氕(h)、氘(h)、氚(h)，则(abd)a它们的质子数相等b若为中性原子它们的核外电子数相等c它们的核子数相等d它们的化学性质相同解析：氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和中性原子状态核外电子数均相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，选项a、b正确，c错误；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，选项d正确3下列对核力的认识，正确的是(d)a核力是强相互作用的一种表现，比库仑力大得多b核力存在于质子和中子、中子和中子之间，质子和质子之间只有库仑斥力c核力是核子间相互吸引的力，是短程力d核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性解析：在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多，但当原子核大到一定程度时，核力将不足以平衡库仑力，选项a错误；相邻核子间都存在核力作用，具有饱和性，选项b错误，d正确；核子间的距离小于0.8