原子核的组成教案

5.1原子核的组成

K教材分析U

本节教材从放射性物质的的射线分成三束的实验事实出发，分别介绍了Q

射线，£射线和7射线。通过研究这三种射线，确定了原子核内是由结构的。最

后有卢瑟福和它的学生共同完成了原子核构造的猜想与验证，知道原子核由中子

和质子组成。

K教学目标与核心素养》

物理观念：知道三种射线的特性，原子核的组成及其表示符号。

科学思维：通过一些宏观实验，去猜测、探究微观结构，建立微观模型。

科学探究：分析天然放射现象和。粒子散射实验培养学生分析能力，揭示原

子核的科学本质。

科学态度与责任：尊重客观实验事实，认识到原子核可以再分。体会到极大

极小的原理，感悟生命的渺小，更加的热爱生命。

K教学重难点』

教学重点：三种射线的本质，原子核的组成及表示方法，同位素的概念。

教学难点：原子核的组成及表示方法。

K教学准备》

多媒体课件等。

[[教学过程X

核能是人类第一次利用除太阳以

外的能量。（动图展示核电站）

核能是蕴藏在原子核内部的能

量。核能的发现是人们探索微观物质

结构的一个重大成果。人类通过许多

方式利用核能，主要的途径是发电。

一、新课引入

关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射

现象。

那么，人们是怎样从破解大然放射现象入手，一步步揭开了原子核秘密的

呢？

二、新课教学

（一）天然放射现象

1.贝克勒尔的早期研究

1896年，贝克勒尔发

现，铀和含铀的矿物能够发

出看不见的射线，它能穿透

黑纸使底片感光。这是铀原

子本身的性质。（视频介绍新中国发现的铀矿，增加爱国主

义教育。）

2.居里夫妇的研究

居里夫妇对铀和含铀H勺各种矿石进行了深入研究。他们

研究了一种沥青铀矿，根据它的含铀量计算发出的射线不会

太强。

①居里夫妇对最早提出了放射性的概念

②命名两种新元素：电卜（Po）和镭（Ra）

3.放射性的概念

①放射性：物质发射射线的性质

②放射性元素：具有放射性的元素

③天然放射现象：放射性的元素自发地发出射线的现象

放射性并不是少数元素的专利，所有原子序数大于等于83的元素以及部分

原子序数小于83的元素都具有放射性。

思考：研究这些放射现象有什么用呢？

通过对天然放射现象的研究，人们意识到原子核也是具有结构的，其内部发

生了变化，才是产生放射性的原因。后来科学家发现原子核有更加基本的粒子组

成，也就是质子和中子。

（二）射线的本质

自从发现了天然放射性现象，人们就一直在研究在射线究竟是什么？

L研究方法

把放射源铀、针或锚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。

其中两束在磁场中向不同的方向偏转，证明

它们是带电粒子流；另一束在磁场不偏转，说明它不带电。于是把这三:者射线分

别叫。射线,。射线和/射线。

思考与讨论

如果。射线、。射线都是带电粒子流、接照图中标出的径迹判断，它们分别

带什么电荷？

如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放可以使三种射

线大致沿图的方向偏转？

t

带电粒子在磁场中受到了洛伦兹力而偏转。那么根M■，aM

4L

据左手定则

a:

①。射线向上偏转带正电荷

②0射线向下偏转带负电荷

③/射线不偏转就不带电山

如果不加磁场加也场，根据正负相吸的原理电场线向左的。则右边正电左边

负电荷。

2.三种射线

三种射线的本质、射出速度和电离性一定要记牢。

成分速度电离能力穿透能力

。射线氮原子核Vio光速很强较弱

8射线电子流接近光速较弱较强

y射线电磁波光速更弱很强

3.射线的来源

实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在的，还是

3

以化合物形式存在的，都具有放射性。放射性的强度也不受

温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质决定于原子核

外的电子，这就说明射线与这些电子无关，即

射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。

拓展学习：威尔逊云室

由微观粒子构成的射线，肉眼

是看不见的。但是，射线口的粒子

与其他物质作用时产生的现象，会

显示射线的存在。威尔逊云室就是

一种常用的射线探测装置C（动图展示射线通过云室）

（三）原子核的组成

1.发现质子

粒子源11（X粒子

1919年，卢瑟福用。粒子轰击氮原子核发现质子。

质子，用字母尸表示。质子带正电，电量为电子电量，质量："?p=7.672X

ia27kg.

后来人们从各种其他物质中也后续出来质子，说明质子是原子核的组成部

分。

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

核的盾量与电荷量之比，都应该等于质子的质量与电荷量之比。但事实是这样的

吗？

核的电量一质子电量

分析：如果原子核是只由质子组成:

核的质量—质子质量

4

核的电量二质子电量

而实际却是:核的质量>质子质量

说明原子核还有其他组成部分

2.发现中子

猜想:卢瑟福认为原子核内部存在中子。

实验：查德威克利用实验验证猜想，发现

中子。

中子不带电，用n表示，质量与质子质量接近。

3.原子核的组成

原子核由质子和中子组成，组成原子核的

质子和中子通称为核子。

除此之外，科学史上相关的重要实验和结论

还有两个，最早的是证明原子具有结构，它是通

过阴极射线的实验证明。由此知道原子内部存在

电子。再往后是原子具有核式结构，是卢瑟福的a粒子散射实验，证明了原子由

原子核与核外电子组成。总之，要把这三个实验与其对应的结论分辨清楚。

原子具有结构原子具有核式结构原子核具有结构

重要实验阴极射线。粒子散射实验天然放射性

结论原子内部存在电子原子由原子核与核原子核山更加基本的粒子

外电子组成组成（质子和中子）

4.原子核的表示方法

由于中子不带电，原子核所带的电荷等于核内质子电荷的总和。所以，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

作原子核的电荷数，用Z表示。即

③核电荷数Z=质子数=原子序数二荷外电子数

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，这个倍数叫作原子核

的质量数，用A表示。即

5

质量数4=核子数=质子数+中子数

原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数，而原子核

的质量数就是核内的核子数。

元素符号

原子核常用/X符号表示，X为元素符号，A质量数一，

表示核的质量数，Z表示核的电荷数（即原子序

电荷数（原子序数）一乙/V

数）。

当我们写一个原子核X时，将4写在左上角，将Z写在左下角。氮原子核

（阿尔法。粒子）可以表示为；它有2个质子和2个中子，所以电荷数是2,

质量数是4。

5.同位素

具有相同质子、不同中子数的原子互称同位素。在元素周期表中处于同一位

置。K!HMiH

氢的三种同位素宵H,笊阳，京阳，00n*

他们具有相同的化学性质。

科学漫步：天然放射现象的发现

1895年末，德国物理学家伦琴发现了

一种新的射线一一X射线，即伦琴射线。它

具有一定的辐射性。（动图展示拍片）

课堂练习

例1：人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从（）

A.发现电子开始

B.发现质子开始

C.进行。粒子散射实验开始的

D.发现天然放射现象开始的

解析：自从贝科勒发现天然放射现象，科学家对放射性元素、射线的组成、

产生的原因进行了大量研究，逐步认识到原子核的复杂结构，故选项。正确。

例2：天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此

可推知（）

6

A.②来自于原子核外的电子三种射线纸铝铅

B.①的电离作用最强，是一种电磁波

C.③的电离作用较强，是一种电磁波

D.③的电离作用最弱，是一种电磁波

解析：根据三种射线的贯穿本领，可知①为a

射线，②为。射线，③为y射线，。射线的电离作用最强是高速氮核流，S射线

是高速电子流，y射线是光子流（高频电磁波），综上所述Q正确。

例3：若用工代表一个中性原子的核外的电子数，y代表磁原子的原子核内

的质子数，z代表磁原子的原子核内的中子数，则对？0的原子来说，X、），、z分

别是多少？

解析：左下标示质子数，左上标示质量数，贝ijy=8。

中性原子的核外电子数等于质子数，所以x=8。

中子数等于质量数减去质子数，z=17-8=9.

[[板书设计H

5.1原子核的组成

一、天然放射现象

二、放射性的本质

成分速度电离能力穿透能力

0射线氢原子核Vio光速很强