原子核的组成+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修三

第五章

原子核第一节

原子核的组成

通过上一章《原子结构》的学习，我们知道人们对原子组成的认识过程：从汤姆孙的枣糕模型到卢瑟福核式结构模型，再到玻尔的原子模型。

最后的结论是：原子由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子组成，电子绕原子核运动，并没有确定的轨道。枣糕模型分立轨道电子云模型核式结构模型+r近代原子模型

原子核内部又有什么结构呢？

原子核是否可以再分呢？

它是由什么微粒组成？

该如何研究原子核的组成呢？问题引入德国伦琴1845-19231895年末，德国物理学家伦琴发现了一种新的射线——X射线，即伦琴射线。X射线是电磁波，不能被电磁场偏转。X射线具有透射现象法国贝克勒尔钙铀云母矿

1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线。这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光

。一、天然放射现象法国贝克勒尔该射线可以使底片感光可以在电场或者磁场中偏转该射线的产生无需任何外界诱因有能量有电荷自发性1898年，在贝可勒尔发现了铀的放射性后，玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里对铀和含铀的各种矿石进行了研究，并且发现了两种放射性更强的新元素钋(Po）和镭(Ra)。

居里认为，放射性并不是铀元素所特有的性质，放射性具有普遍性。法国M.居里1867—1934法国P.居里1859—1906居里夫妇最早提出了放射性的概念一、天然放射现象1.天然放射现象：物质自发放出射线的现象。2.放射性：物质发射射线的性质。3.放射性元素：如果元素具有放射性，则称为放射性元素。原子序数大于83的所有天然存在的元素都具有放射性原子序数小于83的元素中，有的也有放射性。一、天然放射现象×

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方法一：利用磁场α射线β射线γ射线方法二：利用电场α射线β射线γ射线正电负电卢瑟福等人先后从含铀物质的射线中发现了三种穿透能力不同的成分，卢瑟福将这三种射线分别命名为α射线、β射线和

γ射线。新西兰卢瑟福1871-1937思考：放射性元素放出的射线到底是什么?有什么特点？

研究方法：把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，

成为细细的一束。新西兰卢瑟福1871-1937卢瑟福等人先后从含铀物质的射线中发现了三种穿透能力不同的成分，卢瑟福将这三种射线分别命名为α射线、β射线和

γ射线。α射线是带正电的α粒子流，α粒子就是氦原子核；β射线是带负电的β粒子流，β粒子就是电子；γ射线是中性γ粒子流，γ粒子就是光子。三种射线穿透能力的比较二、射线的本质α射线β射线γ射线本质速度特性氦核α粒子流电子流光子流光速的十分之一光速的99%电离作用强，贯穿本领小，一张薄纸就能挡住电离作用较弱，贯穿本领大，能穿透几毫米的铝板电离作用最弱，贯穿本领最强，能穿透几厘米的铅板光速c

γ电离作用：射线飞行途中遇到原子并将其部分能量转移给原子中的电子，使这个电子脱离核的束缚成为自由电子，这样的过程叫作电离。射线的上述作用叫作电离作用。二、射线的本质αβγ放射性样品铅+++−−−

由于α粒子的电荷量大小是电子电荷量大小的2倍，所以α粒子受到的电场力是电子的2倍。但是图中α射线的偏转程度明显弱于β射线。请对此进行分析并给出解释。虽然α粒子受到的电场力是电子所受电场力的2倍但α粒子的质量是电子质量的7300多倍，所以电子在电场中的加速度远大于α粒子的加速度，因此电子的偏转更大。比荷相差3674倍三种射线在电场中的偏转二、射线的本质元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质？放射性的发现有何重要意义?实验发现，如果一种元素具有放射性，无论它是以单质存在的，还是以化合物形式存在的，都具有放射性。（即放射性与元素所处的化学状态无关）放射性的强度也不受温度、外界压强的影响（即放射性与元素存在的物理状态无关）。这就说明射线与这些核外电子无关，也就是说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。思考与讨论——1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子。质子：P电量：e=1.602×10-19C质量：mp=1.672×10-27kg后来，人们用同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子，由此断定质子是原子核的组成部分。1.发现质子三、原子核的组成思考与讨论：原子核是只由质子组成的吗？如果原子核中只有质子，那么，任何一种原子核的质量与电荷量之比，都应该等于质子的质量与电荷量之比。但事实是这样的吗？如果原子核中内只有质子，则：实际上：说明原子核还有其他组成部分

1920年，卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫作中子(neutron)。1932年，卢瑟福的学生查德威克用实验证实。三、原子核的组成质量：查德威克mn=1.674927471×10-27kg2.发现中子1932年，英国物理学家查德威克发现了中子，用符号n表示。研究证明中子的质量和质子的质量非常接近，但是不带电，是中性粒子。中子：n三、原子核的组成核子

mn=1.674927471×10-27kgmp=1.672621898×10-27kg质子P：（电量：e=1.602×10-19C）中子n：3.原子核的组成4.原子核的表示方法——元素符号核电荷数=质子数=原子序数质量数=核子数=质子数+中子数电荷数Z≠电荷量q质量数A≠质量m（不带电）

三、原子核的组成5.

同位素

具有相同质子、不同中子数的原子核互称同位素。在元素周期表中处于同一位置，具有相同的化学性质。氕氘氚三、原子核的组成课堂小结伦琴发现X射线，即伦琴射线。X射线是电磁波。贝克勒尔发现了天然放射性，揭示了原子核具有复杂的结构。皮埃尔-居里夫妇发现了放射性的普遍性，并发现了镭和钋。卢瑟福发现了三种射线分别命名为α射线、β射线和γ射线。卢瑟福发现质子，预言了中子查德威克发现了中子例1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？典例探究解（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）

镭核所带电荷量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，根据牛顿第二定律有：qvB＝mv2/r

r

＝mv/qB

两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，解得：例2

(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(

)A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下bAC当堂练习1.(对射线本质的理解)(多选)下列哪些现象能说明射线来自原子核(

)A.三种射线的能量都很高B.射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响C.元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态)无关D.α射线、β射线都是带电的粒子流BC2.(对天然放射现象的理解)下面与原子核内部变化有关的现象是(

)A.天然放射现象B.光电效应现象C.