高中物理第19章1原子核的组成学案新人教版选修35

第十九章原子核1 原子核的组成[目标定位] 1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现象.2.能说出原子核的组成，能记住三种射线的特性．3．会正确书写原子核符号．一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性．2．物质发射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，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象．3．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)．二、射线到底是什么图19－1－11．三种射线：如图19－1－1中1是β射线，2是γ射线，3是α射线．(1)α射线是高速α粒子流，实际上是氦原子核，电荷数是2，质量数是4．(2)β射线是高速电子流．(3)γ射线是能量很高的电磁波．2．三种射线的特点(1)α射线：α粒子容易使空气电离，但贯穿本领很弱．(2)β射线：β粒子贯穿本领较强，但电离能力较弱．(3)γ射线：γ粒子电离本领很弱，但贯穿本领很强．三、原子核的组成1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，质子是原子核的组成部分．2．中子的发现：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子．查德威克利用云室进行实验验证了中子的存在，中子是原子核的组成部分．3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成．4．原子核的符号：AZ X原子核的质量数＝质子数＋中子数元素符号核电荷数＝原子核的质子数，即原子的原子序数5．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11H、21H、31H.一、三种射线的本质及特点1种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e －e 0质量4m p(m p＝1.67×10－27kg)m p1 836静止质量为零续表速率0.1c 0.99c c贯穿本领最弱用一张纸就能挡住较强能穿透几毫米的铝板最强能穿透几厘米的铅板电离作用很强较弱很弱2.在电场、磁场中偏转情况的比较(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图19－1－2甲所示．图19－1－2(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示．例1一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图19－1－3所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．图19－1－3答案γβ解析在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强；β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b射线应为β射线．借题发挥三种射线的比较方法：(1)α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱的一种，它穿不过白纸．(2)要知道三种射线的成分，贯穿本领和电离本领．(3)要知道α、β、γ三种射线的本质，α、β是实物粒子，γ射线是电磁波谱中的一员．针对训练1 天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是( )A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子答案ACD解析 由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A 正确；γ射线是伴随α、β衰变而产生的一种电磁波，不会使原核变成新核．三种射线中α射线电离作用最强，故C 正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D 正确． 二、原子核的组成1．原子核的组成：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相同．原子核的直径为10－15～10－14m.2．原子核的符号和数量关系：(1)符号：AZ X.(2)基本关系：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．3．同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，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，所以它们的物理性质不同．把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素． 例2 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)镭核所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈现中性，它核外有几个电子？(4)22888Ra 是镭的一种同位素，让22688Ra 和22888Ra 以相同速度垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？ 答案 (1)88 138 (2)1.41×10－17C (3)88(4)113∶114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)镭核所带电荷量Q ＝Ze ＝88×1.6×10－19C ≈1.41×10－17C.(3)镭原子呈中性，则核外电子数等于质子数，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Bqv ＝m v 2r，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r 226r 228＝226228＝113114.借题发挥对核子数、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，所以质子数和中子数之和叫核子数．(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个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，这个倍数叫做原子核的质量数．针对训练2 在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为42He，42He中的4和2分别表示( ) A．4为核子数，2为中子数B．4为质子数和中子数之和，2为质子数C．4为核外电子数，2为中子数D．4为中子数，2为质子数答案 B解析根据42He所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，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．原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.42He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，42He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确．三种射线的特性1．天然放射现象的发现揭示了( )A．原子不可再分B．原子的核式结构C．原子核还可再分D．原子核由质子和中子组成答案 C解析本题涉及物理学史的一些知识．汤姆孙发现了电子说明原子可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也有着复杂的结构；天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分；卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用α粒子轰击铍核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的．所以正确选项为C.2.图19－1－4(2013·文昌高二检测)图19－1－4中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是( )A．a为α射线、b为β射线B．a为β射线、b为γ射线C．b为γ射线、c为α射线D．b为α射线、c为γ射线答案BC解析由题图可知电场线方向向右，α射线带正电所受电场力方向与电场线方向一致，故α射线向右偏转，即c为α射线；β射线带负电所受电场力方向与电场线方向相反，故β射线向左偏转，即a为β射线；γ射线不带电不发生偏转，即b为γ射线．故选项B、C正确．原子核的组成及同位素3．氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，则( )A．它们的质子数相等 B．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答案ABD解析氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数均相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，A、B两项正确；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，D 正确．4．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种同位素应表示为( )A.43HeB.32HeC.42HeD.33He答案 B解析氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为32He，因此B正确．(时间：60分钟)题组一天然放射现象及三种射线的性质1．下列哪些事实表明原子核具有复杂结构( )A．α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解析从原子核里放出射线，说明原子核有复杂结构．2．对天然放射现象，下列说法中正确的是( )A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的答案AD解析α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线是伴随α衰变和β衰变而产生的．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．3．关于放射性元素发生衰变放射的三种射线，下列说法中正确的是( )A．三种射线一定同时产生B．三种射线的速度都等于光速C．γ射线是处于激发态的原子核发射的D．原子核衰变不能同时放射α射线和γ射线答案 C解析γ射线是在α衰变或β衰变后原子核不稳定而辐射出光子形成．4.图19－1－5放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图19－1－5所示，其中( )A．C为氦原子核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流答案 C解析根据射线在电场中的偏转情况，可以判断，A射线向电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．5.图19－1－6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19－1－6所示，由此可推知( ) A．②来自于原子核外的电子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，属于原子核内释放的光子答案 D解析本题考查衰变中三种射线，要求学生知道三种射线的贯穿本领及电离能力．衰变的射线均来自于核内，A错；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D对．题组二原子核的组成及同位素6．关于质子与中子，下列说法正确的是( )A．原子核(除氢核外)由质子和中子构成B．质子和中子统称为核子C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在答案ABC解析原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在．7．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是( )A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子答案 D解析在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．8．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对234 90Th的原子来说( )A．x＝90 y＝90 z＝234B．x＝90 y＝90 z＝144C．x＝144 y＝144 z＝90D．x＝234 y＝234 z＝324答案 B解析质量数＝质子数＋中子数，中性原子中：质子数＝核外电子数，所以选B项．9．同位素是指( )A．质子数相同而核子数不同的原子B．核子数相同而中子数不同的原子C．核子数相同而质子数不同的原子D．中子数相同而核子数不同的原子答案 A解析原子序数相同(即核电荷数、质子数相同)而质量数不同(即核子数不同)的元素互为同位素．10．据最新报道，放射性同位素钬166 67Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( )A．32 B．67 C．99 D．166答案 A解析由题知该同位素核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．11．以下说法中正确的是( )A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B．原子核中的中子数一定跟核外电子数相等C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子答案CD解析原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故D正确．题组三综合应用12．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁．现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)，(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的方法除去α射线？11 图19－1－7(2)余下的这束β和γ射线经过如图19－1－7所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图．(画在图上)(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速) 答案 (1)用一张纸放在射线前即可除去α射线．(2)见解析图(3)α射线的圆周运动的半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离．解析 (1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线．(2)如图所示．(3)α粒子和电子在磁场中偏转，据R ＝mv Bq ，对α射线有R 1＝m αv αBq α，对β射线有R 2＝m e v eBq e，故R 1R 2＝m αv αq em e v e q α＝400.α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离．。

1 原子核的组成1．天然放射现象(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。

原子序数大于或等于83的元素都具有放射性；原子序数小于83的元素有些具有放射性。

(3)天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象。

(4)放射性发现的意义：揭示原子核具有复杂的结构。

【例1】天然放射现象的发现揭示了( )A．原子不可再分B．原子的核式结构C．原子核还可再分D．原子核由质子和中子组成解析：本题涉及物理学史的一些知识。

汤姆孙发现了电子说明原子也可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构；贝可勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也是有着复杂的结构的。

天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分。

卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用α粒子轰击铍核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的。

所以正确选项为C。

答案：C2．三种射线的本质特征(1)电性的判定根据三种射线在磁场(或电场)中的偏转情况(如图甲和图乙)，α粒子带正电，β粒子带负电，γ光子不带电。

(2)各种射线的性质、特征①α射线：卢瑟福经研究发现，α射线粒子带有两个单位正电荷，质量数为4，即α粒子是氦核，速度约是光速的1/10，有较大的动能。

特征：贯穿本领小，电离作用强，能使沿途中的空气电离。

②β射线：贝可勒尔证实，β射线是电子流，其速度可达光速的99 %。

特征：贯穿本领大，能穿透黑纸，甚至穿透几毫米厚的铝板。

但电离作用较弱。

③γ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λ＜10－10m。

特征：贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板。

电离作用最弱。

【例2】如图所示，一天然放射源射出三种射经，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α射线B．射到b点的一定是β射线C．射到b点的一定是α射线或β射线D．射到b点的一定是γ射线解析：γ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α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进。

原子核的组成第一课时一、教学目标1．在物理知识方面要求．(1)了解原子核的人工转变．了解它的方法和物理过程．(2)了解质子和中子是如何被发现的．(3)会写核反应方程式．(4)了解原子核的组成，知道核子和同位素的概念．2．掌握利用能量和动量守恒的思想来分析核反应过程．从而培养学生运用已知规律来分析和解决问题的能力．3．通过发现质子和中子的历史过程，使学生认识通过物理实验研究和探索微观结构的研究方法及体会科学研究的艰巨性和严谨性．二、重点、难点分析1．重点是使学生了解原子核的人工转变和原子核的组成．在原子核的人工转变中发现了质子和中子，它是确定原子核组成的实验基础．2．用已经学过的能量和动量守恒以及有关的知识来分析核反应过程，是本节的难点．三、教具1．分析卢瑟福做的“α粒子轰击氮原子核的实验”．2．讲解约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇做的“用来自铍的射线去轰击石蜡的实验”．用投影幻灯、投影片．四、主要教学过程(一)引入新课复习提问：1．什么是天然放射现象？天然放射性元素放射出哪几种射线？这些射线的成分是什么？天然放射现象说明原子核存在着复杂的内部结构，为了了解原子核的组成，人们开始寻找研究原子核组成的有效方法，那就是原子核的人工转变．(二)教学过程设计1．质子的发现．(1)原子核的人工转变．是指为了了解原子核的组成，人们有目的的用高速粒子去轰击某些元素的原子核，通过对核反应过程及其产生的新粒子的研究，了解原子核的内部结构和粒子的本质及特点．(2)α粒子轰击氮原子核的实验．1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，第一次实现了原子核的人工转变，有了很重要的发现．实验装置如图1所示(用投影幻灯打出装置的示意图)，容器C中放有放射性物质A，从A射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收而不能透过，在F后面放一荧光屏S，用显微镜M观察荧光屏．实验现象：当在荧光屏上恰好观察不到闪光后，通过阀门T往容器C里通入氮气，此时卢瑟福从荧光屏S上又观察到了闪光．实验结论：实验表明，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．(3)质子的发现．讨论提问：引导学生用已经学过的知识分析怎样知道新粒子的性质．①若想知道新粒子的性质，必须测出粒子的什么有关物理量？归纳得到：测出粒子的电性、电量、质量和速度等．②用什么方法可以知道新粒子的电性？归纳得到：可将粒子引入电场或磁场中，观察粒子的偏转轨迹．如图2所示，在匀强电场中粒子的轨道是抛物线，若粒子向下偏转，说明粒子带正电；若向上偏转，说明粒子带负电．如图3所示，在匀强磁场中粒子的轨道是圆，若粒子向上做圆运动，说明粒子带正电，若粒子向下做圆运动，说明粒子带负电．实验证明：这个新粒子带正电．③用什么方法可测出粒子的速度？归纳得到：使粒子通过一个正交的电磁场，如图4所示，调节B或E的值，使粒子在正交场中，沿入射方向做匀速直线运动，则可知此时实验说明：这个新粒子速度很大，有很强的穿透能力．归纳得到：使粒子通过匀强电场，根据粒子的偏转量y求出．或使粒子在匀强磁场中做圆周运动，根据半径R求．如图5，在匀强电场中，粒子的偏转量为y：U为两极板间电压，则可测出荷质比为：如图6，在匀强磁场中，粒子做圆运动的半经为R．结论：通过对新粒子的研究与测定，确定它就是氢原子核，又叫质(4)对核反应过程的研究．这个质子是α粒子从氮核中直接打出的，还是α粒子打进氮核后形成的复核发生衰变时放出的呢？分析：若质子是α粒子从氮核中直接打出来的，如图7中甲图，碰撞过程中应有四条径迹；若α粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核立即衰变后放出一个质子，碰撞过程中应如图7中乙图所示，有三条径迹．为弄清这个问题，英国物理学家布拉凯特在充满氮的云室里做了α粒子轰击氮核的实验，并拍摄了两万多张云室的照片，终于从40多万条α粒子径迹中发现有8条产生了分叉(见课本上图)，分析可知有三条径迹，分叉后的细长径迹是质子的径迹，另一条短粗的径迹是新生核的径迹，α粒子的径迹在跟核碰撞后不再出现，因此这个核反应过程中α粒子打进氮核后形成复核，复核衰变后放出质子．从质量数守恒和电量数守恒可知，其反应方程式为从布拉凯特的实验中，可知40多万条径迹中只有8条分叉，可见科学研究工作的艰巨性，并且可以看到科学实验的重要作用．5．结论．后来人们用同样的方法使氟、钠、铝等发生了类似的转变，都产生了质子．由于各种原子核里都能打出质子来，可见质子是原子核的组成部分．(三)课堂小结1．原子核的人工转变是研究原子核内部结构的重要方法．2．为了了解原子核的内部结构，卢瑟福首先做α粒子轰击氮核的实验．即用高能粒子轰击原子核是实现原子核人工转变的基本方法．3．用α粒子轰击原子核的核反应过程是α粒子先与被轰击的原子核形成新的不稳定的复核，然后复核立即衰变放出质子并形成新核．4．质子是原子核的组成部分．(四)作业1．练习二(1)．方程式．第二课时(一)引入新课复习提问：1．卢瑟福通过什么实验产生了质子？试写出这个实验的核反应方程式．质子的发现引导人们更进一步去研究原子核的内部结构，10多年后，科学家经过深入研究发现了原子核中另一种新的基本粒子——中子．(二)教学过程设计1．中子的发现．(1)卢瑟福的假说．质子发现后，有人提出原子核可能是由带正电的质子组成的．但这设想在解释除氢原子核外的其他原子核时遇到了困难，大多数原子核的电荷数与质量数不相等，如铀238的电荷数为92，若都由质子组成，其质量数也应是92，而除质子外剩下146的质量数是什么呢？1920年，根据以上分析，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子．(2)约里奥·居里夫妇的实验．1930年发现，用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种射线为γ射线．1932年约里奥·居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图8(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里奥·居里夫妇没有得出最后的结论．(3)查德威克实验．1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射线的可能．后查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打击了一些氢核(质子)和氮核，并测量出被打出的氢核和氮核的速度，由此推算出这种射线的质量．测量结果表明，被打出的原子核的速度是不同的，如被打出的氢核的速度有大有小，查德威克认为其中速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果，其他速度较小的是由于斜碰的结果．(4)中子的发现．分析：查德威克认为它们之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为mH，最大速度为v′H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：mv=mv′+mH·v′H，(1)其中v′是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：同样可求出未知射线与氮原子碰撞后，打出的氮核的速度查德威克在实验中测得氢核的最大速度为v′H=3.3×109cm/s，氮核的最大速度为v′N=4.7×108cm/s．将速度的最大值代入方程(6)，可得：可得：m=1.15mH．查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验，可得到同样的结果．后来更精确实验测出，此粒子质量非常接近于质子质量，只比后者大千分之一多(此粒子质量是1.674920×10-27kg，质子质量是1.672614×10-27kg)．查德威克发现的这种与质子质量差不多的粒子，由于不带电，所以发现中子的核反应方程式为实验证实，从许多原子核里都能打出中子，可见中子也是原子核的组成部分．中子的发现是物理学发展史上的一件大事，由于中子不带电，所以更容易接近或打进原子核．不少科学家用中子轰击原子核，进一步揭示了物质的微观结构，对近代物理学的发展起了很大作用．由此也可看出科学的预言和假说的重要作用，它可引导人们发现新的事实和规律．中子的发现的历史事实也使我们明确，在科学研究中要时刻保持严谨的态度，否则会像约里奥．居里夫妇一样与中子这样重要的发现失之交臂．由于发现了中子，查德威克获得1935年诺贝尔物理学奖．中子的发现是科学假设和理论推证相结合的产物，也是查德威克与许多物理学家共同努力的结果．查德威克事后说：“先进的科学知识通常是很多人劳动的成果．”2．原子核的组成．中子发现后，原子核是由质子和中子组成的看法很快得到了公认．质子和中子统称为核子，质子带一个单位正电荷，质量数为1；中子不带电，质量数也是1．在核中：电荷数=质子数=核外电子数．质量数=质子数+中子数．14，所以中子数为14-7=7，则氮核是由7个质子和7个中子组成的．同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素．如在天然放射现象中，放射出的三种射线：α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，其核反应方程式为β粒子是电子，这是由中子转化为质子和电子，其核反应方程式为γ射线是由光子组成，后面会讲到．(三)课堂小结1．在原子核由质子组成的说法遇到困难时，卢瑟福预言：原子核中可能存在着与质子质量差不多的不带电粒子，称为中子．2．查德威克通过对许多实验的分析，并运用动量守恒和能量守恒的规律，测量并计算出被一些人误认为γ射线的粒子的电性和质量，从而发现了质量与质子差不多，不带电的中性粒子——中子．3．原子核是由质子和中子组成的．它的电荷数等于质子数，它的质量数等于质子数加中子数．4．了解同位素的意义．知道天然放射现象中α粒子和β粒子的形成及核反应方程式．(四)复习提问2．一个中子以速度v0与一静止的原子核作正面弹性碰撞，原子核的质量为A，则该原子核得到的能量E2与中子的起始能量E0之比为(1)证明上述关系式．根据弹性碰撞的规律可列出动量守恒和动能守恒的方程：若中子质量为m0．原子核质量为mA=Am0．(1)m0v0=m0v′+mAv，(1)(2)因为A=12，则可求。

第十九章原子核19．1 原子核的组成★学习目标（一）知识与技能1．了解天然放射现象及其规律。

2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。

3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

（二）过程与方法1．通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法。

2．通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。

（三）情感、态度与价值观1．树立正确的，严谨的科学研究态度。

2．树立辨证唯物主义的科学观和世界观。

★学习重点：天然放射现象及其规律，原子核的组成。

★学习难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。

★课时安排：1 课时★课前导学：1、原子的组成：2、电子是如何发现的3、α粒子散射实验的现象是α粒子散射实验得到的结论是4、玻尔理论的基本假设是玻尔理论的基本假设揭示氢原子核外的电子是如何运动的★学习过程1．原子核内部是什么结构？原子核是否可以再分？它是由什么微粒组成？用什么方法来研究原子核呢？2．人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从开始的。

①②3．天然放射现象（1）放射性(radioactivity) 天然放射现象放射性元素．（2）放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，4．射线到底是什么把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。

在射线经过的空间施加磁场，发现射线如图所示：思考与讨论：①你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？②如果α射线，β射线都是带电粒子流的话，根据图判断，他们分别带什么电荷。

③如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性质？学生分组讨论请同学们阅读课文后填写表格：①实验发现：②三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到5．原子核的组成①质子：由谁发现的？怎样发现的？②中子：发现的原因是什么？是由谁发现的？③结论：①质子(proton)带中子(nucleon) 原子核的组成核子③原子核的电荷数是不是电荷量？原子核的电荷数④原子核的质量数是不是质量？原子核的质量数⑤原子核的电荷数=原子核的质量数= ⑥原子核符号表示练习：一种铀原子核的质量数是235，问：它的核子数，质子数和中子数分别是多少？6．同位素(isotope)（1）定义：（2）性质：。

1 原子核的组成课堂合作探究问题导学一、天然放射性活动与探究11．如图所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。

请简述自动控制的原理。

2．阴极射线和β射线都是电子流，它们的区别是什么？迁移与应用1一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源前面时，射线的强度减为原来的13，而当用1 cm 厚的铝板放在放射源前面时，射线的强度减小到几乎为零。

由此可知，该放射源所放射出的（ ）A ．仅是α射线B ．仅是β射线C ．是α射线和β射线D ．是α射线和γ射线三种射线的比较方法1．α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱的一种，它穿不过白纸。

2．要知道三种射线的成分、贯穿本领和电离本领。

3．要知道α、β、γ三种射线，α、β是实物粒子，γ射线是电磁波谱中的一员。

二、原子核的组成活动与探究21．卢瑟福的α粒子散射实验揭开了原子的神秘面纱，他又用α粒子作“子弹”轰击氮原子发现了质子，因此他提出原子核是由质子和中子组成的。

那么他是怎么样推测原子核由质子和中子组成的呢？铀235的原子核2．一个铅原子质量数为207，其核外电子有多少个？中子数又有多少个？迁移与应用2一个原子核为210 83Bi ，关于这个原子核，下列说法中正确的是（ ）A ．核外有83个电子，核内有127个质子B ．核外有83个电子，核内有83个质子C ．核内有83个质子，127个中子D ．核内有210个核子1．质子数、中子数、核电荷数、原子序数、核外电子数、质量数存在着定量关系，即质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数，质量数＝质子数＋中子数，解题时要注意应用。

2．原子核的质子数决定了核外电子的数目，也决定了电子在核外分布的情况，进而决定了这种元素的化学性质，同种元素质子数一定相同，但中子数不一定相同，这样的原子核互称同位素。

3．原子核的电荷数不是它所带的电荷量，质量数也不是它的质量。

当堂检测1．最早发现天然放射现象的科学家为（）A．卢瑟福 B．贝可勒尔C．爱因斯坦 D．查德威克2．已知228 88Ra是226 88Ra的一种同位素，则下列说法正确的是（）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3．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是（）A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用 D．β射线的中和作用4．下面关于β射线的说法正确的是（）A．它是高速电子流B．β粒子是放射出来的原子内层电子C．β粒子是从原子核中放射出来的D．它的电离作用比较弱，但它的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板5．如图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是（）A．a为α射线、b为β射线B．a为β射线、b为γ射线C．b为γ射线、c为α射线D．b为α射线、c为γ射线答案：课堂·合作探究【问题导学】活动与探究1：1．答案：放射线具有穿透本领，如果向前移动的铝板的厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，将这种变化转变为电信号输入相应的装置，使之自动地控制图中右侧的两个轮间的距离，达到自动控制铝板厚度的目的。

1原子核的组成[学习目标] 1.了解什么是放射性、天然放射现象和衰变.2.知道原子核的组成及三种射线的特征.3.理解α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程.4.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．一、天然放射现象和三种射线[导学探究](1)1896年法国科学家贝可勒尔发现了放射性元素自发地发出射线的现象，即天然放射现象．是否所有的元素都具有放射性？放射性物质发出的射线有哪些种类？答案原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．放射性物质发出的射线有三种：α射线、β射线、γ射线．(2)怎样用电场或磁场判断三种射线粒子的带电性质？答案让三种射线通过匀强电场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电．α射线偏转方向和电场方向相同，带正电，β射线偏转方向和电场方向相反，带负电．或者让三种射线通过匀强磁场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电，α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质．(3)三种射线的本质是什么？有哪些特点呢？答案见知识梳理[知识梳理]对天然放射现象及三种射线的认识1．对天然放射现象的认识(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．(2)物质发射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，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象．(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．2．对三种射线的认识A．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速B．β射线能穿透几毫米厚的铅板C．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．β射线的粒子和电子是两种不同的粒子E．α粒子不同于氦原子核答案 C解析19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道，X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．β射线是电子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三种射线的贯穿本领而言，γ射线最强，α射线最弱．二、原子核的组成[知识梳理](1)质子的发现1919年，卢瑟福用镭放射出的α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11H表示，其质量为m p＝1.67×10－27_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于质子的质量．(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原子核的符号(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11H、21H、31H.[即学即用]在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为4He，42He中的4和2分别2表示()A．4为核子数，2为中子数B．4为质子数和中子数之和，2为质子数C．4为核外电子数，2为中子数D．4为中子数，2为质子数答案 B解析根据A Z X所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，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．原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.42He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，42He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确.一、天然放射现象和三种射线例1如图1所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的()图1解析R时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．答案 C归纳总结1．对放射性和射线的理解：(1)一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关．(2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的．2．对三种射线性质的理解：(1)α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α射线、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．(2)α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，γ射线则不发生偏转．(3)α射线穿透能力弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离本领相反．针对训练1如图2所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()图2A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案 C解析根据三种射线的偏转轨迹可知①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α射线．选项C正确．二、原子核的组成例2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)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字)(3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？解析(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＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.答案(1)88138(2)1.41×10－17 C(3)88归纳总结理解熟记以下几点是解题关键：(1)原子核的质子数与原子序数相等．(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和．(3)对呈电中性的原子，核外电子数等于核内质子数．针对训练2据最新报道，放射性同位素钬16667Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是()A．32 B．67 C．99 D．166答案 A解析根据原子核的表示方法得核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对．1．最早发现天然放射现象的科学家为()A．卢瑟福B．贝可勒尔C．爱因斯坦D．查德威克答案 B解析卢瑟福发现质子，查德威克发现中子，爱因斯坦发现了光电效应，贝可勒尔发现天然放射现象，故B正确，A、C、D错误．2．(多选)下列关于放射性元素发出的三种射线的说法中正确的是()A．α粒子就是氢原子核，它的穿透本领和电离本领都很强B．β射线是电子流，其速度接近光速C．γ射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板D．以上三种说法均正确答案BC解析α粒子是氦原子核，它的穿透本领很弱而电离本领很强，A项错误；β射线是电子流，其速度接近光速，B项正确；γ射线的穿透能力很强，可以穿透几厘米厚的铅板，C项正确．3．(多选)氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，则()A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等答案AB解析氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以A、B选项正确．4．以下说法正确的是()A.22286 Rn为氡核，由此可知，氡核的质量数为86，氡核的质子数为222B.94Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．同一元素的两种同位素具有相同的质量数D．同一元素的两种同位素具有不同的中子数答案 D解析A项氡核的质量数为222，质子数为86，所以A错误；B项铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错误；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C 错误，D正确．一、选择题(1～5为单选题，6～9为多选题)1．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是()A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用答案 B解析由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和，使带电体所带的电荷很快消失．2．放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图1所示，其中()图1A．C为氦原子核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流答案 C解析根据射线在电场中的偏转情况，可以判断，A射线向电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．3．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对23592U的原子来说()A．x＝92y＝92z＝235B．x＝92y＝92z＝143C．x＝143y＝143z＝92D．x＝235y＝235z＝325答案 B解析在23592U中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y＝92；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝92；中子数等于质量数减去质子数，z＝235－92＝143，所以B选项正确．4．下列关于32He的叙述正确的是()A.32He与31H互为同位素B.32He原子核内中子数为2C.32He原子核内质子数为2D.32He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子核答案 C解析32He核内质子数为2，31H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误；32He原子核内中子数为1，B错误；32He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子核，核外电子数为2，故C正确，D错误．5．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一．氦的该种同位素应表示为()A.43HeB.32HeC.42HeD.33He答案 B解析氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为32He，因此B正确．6．关于β射线，下列说法中正确的是()A．它是高速电子流B．β粒子是放射出来的原子内层电子C．β粒子是从原子核中放射出来的D．它的电离作用比较弱，但它的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板答案AC解析β射线是高速电子流，它是从原子核内部放射出来的，电离作用较弱，穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板，故选项A、C正确．7．关于γ 射线，下列说法正确的是()A．它是处于激发状态的原子核放射的B．它是原子内层电子受到激发时产生的C．它是一种不带电的光子流D．它是波长极短的电磁波答案ACD解析γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子，故A、C、D正确．8．对天然放射现象，下列说法中正确的是()A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的答案AD解析α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线是伴随α衰变和β衰变而产生的．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．9．如图2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是()图2A．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个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b答案AC解析由左手定则可知粒子向右射出，在匀强磁场中α粒子受到的洛伦兹力向上，β粒子受到的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度的是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，本题应选A、C.二、非选择题10．有关168O、178 O、188O三种同位素的比较，试回答下列问题：(1)三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？______.A．质子B．中子C．电子(2)三种同位素中，哪一个质量最大？__________.(3)三种同位素的化学性质是否相同？__________.答案(1)B(2) 188O(3)相同解析(1)同位素质子数相同，中子数不同，核外电子数与质子数相同，故不相同的是中子．(2) 168O、178 O、188O的质量数分别是16、17、18、，故188O质量最大．(3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同．11．在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的放射源．从放射源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图3所示，在与放射源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影．(已知mα＝4 u，mβ＝11 840u，vα＝c10，vβ＝c)图3(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印像纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？答案(1)两个暗斑β射线和γ射线(2)5∶184(3)10∶1解析 (1)因α粒子穿透本领弱，穿过下层纸的只有β射线和γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑．(2)下面印像纸上从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑．设α射线、β射线留下的暗斑到中央γ射线留下暗斑的距离分别为x α、x β.则对α粒子，有x α＝12a αt 2＝12a α·⎝⎛⎭⎫H v α2，a α＝q α·E m α对β粒子，有x β＝a βt 22＝12a β·⎝⎛⎭⎫H v β2，a β＝q β·E m β联立解得x αx β＝5184. (3)若使α射线不偏转，则q αE ＝q αv αB α，所以B α＝E v α， 同理，若使β射线不偏转，则B β＝E v β.故B αB β＝v βv α＝101.。

1 原子核的组成名师导航知识梳理1.物质发射射线的性质，叫做____________，具有放射性的元素叫____________.常见的放射性元素有____________、____________、____________.2.α射线是____________，β射线是____________，γ射线是____________.3.原子核由____________和____________组成，它们统称为____________，其中____________带正电，____________不带电.4.原子核的数学符号为X AZ ，其中____________为元素符号，A 表示____________，Z 表示____________.疑难突破对原子核的正确理解剖析：原子核简称“核”.位于原子的中心部分，由质子和中子两种微粒构成.原子核极小，它的直径在10-15 m —10-14 m 之间，体积只占原子体积的几千亿分之一，在这极小的原子核里却集中了99.95%以上原子的质量.原子核的密度极大，核密度约为1014 g/cm 3，即1 cm3的体积如装满原子核，其质量将达到108 t.原子核的能量极大.构成原子核的质子和中子之间存在着巨大的吸引力，能克服质子之间所带正电荷的斥力而结合成原子核，使原子在化学反应中原子核不发生分裂.1911年英国科学家卢瑟福根据α射线照射金箔的实验中大部分射线能穿过金箔，少数射线发生偏转的事实确认：原子内含有一个体积小而质量大的带正电的中心，这就是原子核.问题探究问题：原子核中是否存在质子？探究：卢瑟福考虑到电子是原子里带负电的粒子，而原子是中性的，那么原子核必然是由带正电的粒子组成的.这粒子的特征是怎样的呢？他又想到氢原子是最轻的原子，那么氢原子核也许就是组成一切原子核的最小微粒，它带1个单位正电荷，质量是1个氧单位.卢瑟福把它叫做“质子”.这就是卢瑟福的质子假说.1919年，卢瑟福本人用速度是20 000 km/s 的“子弹”——α粒子去轰击氮、氟、钾等元素的原子核，结果都发现有一种微粒产生，电荷量是1，质量是1，这样的微粒正是质子，这就证明了卢瑟福自己的质子假说是正确的. 探究结论：原子核中确实存在质子.典题精讲【例题】 已知镭的原子序数是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？思路解析：（1）由原子序数等于质子数，知质子数为88，由中子数等于质量数与质子数的差，得中子数为226-88=138.（2）镭核所带电荷量就是质子所带电荷量，为88e.（3）核外电子数等于质子数，所以核外有88个电子.答案：（1）88 138 （2）88e （3）88知识导学原子的质量大都集中在线度很小的原子核上，而从本节开始就要走进原子核，了解它的内部本质结构，在学习本节内容时要注意：放射性及放射性元素的定义，了解质子和中子及其发现过程，这对你了解原子核的结构有很大的帮助，同时还应注意，原子核的数学表示形式及其各个字母所表示的确切意义.疑难导析原子核的组成（1）质子：质子即氢原子核（带正电，电荷量为一个元电荷），符号为11H （11P ）.（2）中子：中子是一种不带电、穿透力很强的粒子，其质量数与质子质量差不多，符号10n.（3）核子：质子和中子统称核子.（4）电荷数：中子不带电，原子核所带的电荷等于核内质子所带电荷的总和，是质子电荷的整数倍，用Z 表示，叫做原子核的电荷数.Z=原子核的电荷数=质子数=原子序数=原子核外电子数.问题导思1911年，卢瑟福通过用α粒子轰击金箔的实验，证明原子中有带正电的原子核存在，α粒子其实就是氦原子的原子核.原子核实在太小了，直径只有10-15—10-14 m ，不及原子直径的0.1‰.后来，卢瑟福又用α粒子去轰击氮原子核，结果得到了氧核和氢核.人们知道最轻的元素是氢元素，最简单的原子是氢原子.氢原子只有一个电子，绕着只带一个正电荷的原子核旋转.有那么多的原子核，它们带的正电荷都是氢原子核电荷数的整数倍，质量也差不多是氢原子核质量的整数倍.于是，带一个正电荷的氢原子核就被叫做质子. 典题导考绿色通道：质子数、中子数、核电荷数、原子序数、核外电子数、质量数存在着定量关系，即质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数，质量数=中子数+质子数，解题时要注意应用.【典题变式】关于X 2412，下列说法正确的是 （ ）A.它表示一个原子B.它表示一个原子核C.它表示原子核中有12个质子D.它表示原子核中有12个中子答案：BCD。

原子核的组成第一课时一、教学目标1．在物理知识方面要求．(1)了解原子核的人工转变．了解它的方法和物理过程．(2)了解质子和中子是如何被发现的．(3)会写核反应方程式．(4)了解原子核的组成，知道核子和同位素的概念．2．掌握利用能量和动量守恒的思想来分析核反应过程．从而培养学生运用已知规律来分析和解决问题的能力．3．通过发现质子和中子的历史过程，使学生认识通过物理实验研究和探索微观结构的研究方法及体会科学研究的艰巨性和严谨性．二、重点、难点分析1．重点是使学生了解原子核的人工转变和原子核的组成．在原子核的人工转变中发现了质子和中子，它是确定原子核组成的实验基础．2．用已经学过的能量和动量守恒以及有关的知识来分析核反应过程，是本节的难点．三、教具1．分析卢瑟福做的“α粒子轰击氮原子核的实验”．2．讲解约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇做的“用来自铍的射线去轰击石蜡的实验”．用投影幻灯、投影片．四、主要教学过程(一)引入新课复习提问：1．什么是天然放射现象？天然放射性元素放射出哪几种射线？这些射线的成分是什么？天然放射现象说明原子核存在着复杂的内部结构，为了了解原子核的组成，人们开始寻找研究原子核组成的有效方法，那就是原子核的人工转变．(二)教学过程设计1．质子的发现．(1)原子核的人工转变．是指为了了解原子核的组成，人们有目的的用高速粒子去轰击某些元素的原子核，通过对核反应过程及其产生的新粒子的研究，了解原子核的内部结构和粒子的本质及特点．(2)α粒子轰击氮原子核的实验．1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，第一次实现了原子核的人工转变，有了很重要的发现．实验装置如图1所示(用投影幻灯打出装置的示意图)，容器C中放有放射性物质A，从A射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收而不能透过，在F后面放一荧光屏S，用显微镜M观察荧光屏．实验现象：当在荧光屏上恰好观察不到闪光后，通过阀门T往容器C里通入氮气，此时卢瑟福从荧光屏S上又观察到了闪光．实验结论：实验表明，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．(3)质子的发现．讨论提问：引导学生用已经学过的知识分析怎样知道新粒子的性质．①若想知道新粒子的性质，必须测出粒子的什么有关物理量？归纳得到：测出粒子的电性、电量、质量和速度等．②用什么方法可以知道新粒子的电性？归纳得到：可将粒子引入电场或磁场中，观察粒子的偏转轨迹．如图2所示，在匀强电场中粒子的轨道是抛物线，若粒子向下偏转，说明粒子带正电；若向上偏转，说明粒子带负电．如图3所示，在匀强磁场中粒子的轨道是圆，若粒子向上做圆运动，说明粒子带正电，若粒子向下做圆运动，说明粒子带负电．实验证明：这个新粒子带正电．③用什么方法可测出粒子的速度？归纳得到：使粒子通过一个正交的电磁场，如图4所示，调节B或E的值，使粒子在正交场中，沿入射方向做匀速直线运动，则可知此时实验说明：这个新粒子速度很大，有很强的穿透能力．归纳得到：使粒子通过匀强电场，根据粒子的偏转量y求出．或使粒子在匀强磁场中做圆周运动，根据半径R求．如图5，在匀强电场中，粒子的偏转量为y：U为两极板间电压，则可测出荷质比为：如图6，在匀强磁场中，粒子做圆运动的半经为R．结论：通过对新粒子的研究与测定，确定它就是氢原子核，又叫质(4)对核反应过程的研究．这个质子是α粒子从氮核中直接打出的，还是α粒子打进氮核后形成的复核发生衰变时放出的呢？分析：若质子是α粒子从氮核中直接打出来的，如图7中甲图，碰撞过程中应有四条径迹；若α粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核立即衰变后放出一个质子，碰撞过程中应如图7中乙图所示，有三条径迹．为弄清这个问题，英国物理学家布拉凯特在充满氮的云室里做了α粒子轰击氮核的实验，并拍摄了两万多张云室的照片，终于从40多万条α粒子径迹中发现有8条产生了分叉(见课本上图)，分析可知有三条径迹，分叉后的细长径迹是质子的径迹，另一条短粗的径迹是新生核的径迹，α粒子的径迹在跟核碰撞后不再出现，因此这个核反应过程中α粒子打进氮核后形成复核，复核衰变后放出质子．从质量数守恒和电量数守恒可知，其反应方程式为从布拉凯特的实验中，可知40多万条径迹中只有8条分叉，可见科学研究工作的艰巨性，并且可以看到科学实验的重要作用．5．结论．后来人们用同样的方法使氟、钠、铝等发生了类似的转变，都产生了质子．由于各种原子核里都能打出质子来，可见质子是原子核的组成部分．(三)课堂小结1．原子核的人工转变是研究原子核内部结构的重要方法．2．为了了解原子核的内部结构，卢瑟福首先做α粒子轰击氮核的实验．即用高能粒子轰击原子核是实现原子核人工转变的基本方法．3．用α粒子轰击原子核的核反应过程是α粒子先与被轰击的原子核形成新的不稳定的复核，然后复核立即衰变放出质子并形成新核．4．质子是原子核的组成部分．(四)作业1．练习二(1)．方程式．第二课时(一)引入新课复习提问：1．卢瑟福通过什么实验产生了质子？试写出这个实验的核反应方程式．质子的发现引导人们更进一步去研究原子核的内部结构，10多年后，科学家经过深入研究发现了原子核中另一种新的基本粒子——中子．(二)教学过程设计1．中子的发现．(1)卢瑟福的假说．质子发现后，有人提出原子核可能是由带正电的质子组成的．但这设想在解释除氢原子核外的其他原子核时遇到了困难，大多数原子核的电荷数与质量数不相等，如铀238的电荷数为92，若都由质子组成，其质量数也应是92，而除质子外剩下146的质量数是什么呢？1920年，根据以上分析，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子．(2)约里奥·居里夫妇的实验．1930年发现，用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种射线为γ射线．1932年约里奥·居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图8(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里奥·居里夫妇没有得出最后的结论．(3)查德威克实验．1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射线的可能．后查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打击了一些氢核(质子)和氮核，并测量出被打出的氢核和氮核的速度，由此推算出这种射线的质量．测量结果表明，被打出的原子核的速度是不同的，如被打出的氢核的速度有大有小，查德威克认为其中速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果，其他速度较小的是由于斜碰的结果．(4)中子的发现．分析：查德威克认为它们之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为mH，最大速度为v′H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：mv=mv′+mH·v′H，(1)其中v′是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：同样可求出未知射线与氮原子碰撞后，打出的氮核的速度查德威克在实验中测得氢核的最大速度为v′H=3.3×109cm/s，氮核的最大速度为v′N=4.7×108cm/s．将速度的最大值代入方程(6)，可得：可得：m=1.15mH．查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验，可得到同样的结果．后来更精确实验测出，此粒子质量非常接近于质子质量，只比后者大千分之一多(此粒子质量是1.674920×10-27kg，质子质量是1.672614×10-27kg)．查德威克发现的这种与质子质量差不多的粒子，由于不带电，所以发现中子的核反应方程式为实验证实，从许多原子核里都能打出中子，可见中子也是原子核的组成部分．中子的发现是物理学发展史上的一件大事，由于中子不带电，所以更容易接近或打进原子核．不少科学家用中子轰击原子核，进一步揭示了物质的微观结构，对近代物理学的发展起了很大作用．由此也可看出科学的预言和假说的重要作用，它可引导人们发现新的事实和规律．中子的发现的历史事实也使我们明确，在科学研究中要时刻保持严谨的态度，否则会像约里奥．居里夫妇一样与中子这样重要的发现失之交臂．由于发现了中子，查德威克获得1935年诺贝尔物理学奖．中子的发现是科学假设和理论推证相结合的产物，也是查德威克与许多物理学家共同努力的结果．查德威克事后说：“先进的科学知识通常是很多人劳动的成果．”2．原子核的组成．中子发现后，原子核是由质子和中子组成的看法很快得到了公认．质子和中子统称为核子，质子带一个单位正电荷，质量数为1；中子不带电，质量数也是1．在核中：电荷数=质子数=核外电子数．质量数=质子数+中子数．14，所以中子数为14-7=7，则氮核是由7个质子和7个中子组成的．同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素．如在天然放射现象中，放射出的三种射线：α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，其核反应方程式为β粒子是电子，这是由中子转化为质子和电子，其核反应方程式为γ射线是由光子组成，后面会讲到．(三)课堂小结1．在原子核由质子组成的说法遇到困难时，卢瑟福预言：原子核中可能存在着与质子质量差不多的不带电粒子，称为中子．2．查德威克通过对许多实验的分析，并运用动量守恒和能量守恒的规律，测量并计算出被一些人误认为γ射线的粒子的电性和质量，从而发现了质量与质子差不多，不带电的中性粒子——中子．3．原子核是由质子和中子组成的．它的电荷数等于质子数，它的质量数等于质子数加中子数．4．了解同位素的意义．知道天然放射现象中α粒子和β粒子的形成及核反应方程式．(四)复习提问2．一个中子以速度v0与一静止的原子核作正面弹性碰撞，原子核的质量为A，则该原子核得到的能量E2与中子的起始能量E0之比为(1)证明上述关系式．根据弹性碰撞的规律可列出动量守恒和动能守恒的方程：若中子质量为m0．原子核质量为mA=Am0．(1)m0v0=m0v′+mAv，(1)(2)因为A=12，则可求1 原子核的组成学习目标知识脉络1.知道天然放射现象及其规律．2．理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们．(重点)3．掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念．(重点)4．掌握质量数、电荷数和核子数间的关系．(重点)天然放射现象及三种射线[先填空]1．天然放射现象(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．(2)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：放射性元素自发地发出射线的现象．(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．(4)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)．2．三种射线(1)α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的110，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．(2)β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板．(3)γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土．[再判断]1．放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．(×)2．放射性元素的放射性都是自发的现象．(√)3．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速．(×)4．β射线能穿透几毫米厚的铅板．(×)5．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．(√)[后思考]β射线的本质是高速电子流，示波器中的阴极射线的本质也是高速电子流，这两种射线的来源相同吗？【提示】不同．阴极射线的电子来源于核外电子，β射线的电子来源于原子核．[合作探讨]1896年，法国物理学家贝可勒尔，研究铀和含铀的矿物，发现天然放射现象．探讨1：为什么说天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有内部结构？【提示】因为原子核可以放出α、β、γ射线，所以认为原子核具有内部结构．探讨2：让放射源放出的射线垂直于电场方向向上进入水平向左的匀强电场，将会分为几部分？【提示】射线会分为三部分，其中向左偏转的一束为α射线，向右偏转的一束为β射线，向上不发生偏转的一束为γ射线．[核心点击]1．α、β、γ射线性质、特征比较射线种类组成速度贯穿本领电离作用α射线α粒子是氦原子核42He约110c很小，一张薄纸就能挡住很强β射线β粒子是高速电子流－1e接近c 很大，能穿过几毫米厚的铝板较弱γ射线波长很短的电磁波等于c 最大，能穿过几厘米厚的铅板很小(1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图19-1-1所示．图19-1-1(2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图所示．3．元素的放射性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，原子核也存在着一定结构．1．(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是() A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子【解析】由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核．三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D正确．【答案】ACD2．如图19-1-2所示，放射性元素镭释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中________是α射线，________是β射线，________是γ射线．图19-1-2【解析】由放射现象中α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线，③④是α射线．【答案】③④、①⑥、②⑤3．(多选)如图19-1-3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()图19-1-3A．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b【解析】由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中带正电的α粒子受的洛伦兹力向上，带负电的β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．而γ射线不带电做直线运动．所以B错误，A、C正确；如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场时，由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，D错误．【答案】AC三种射线的比较方法1．知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．2．在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．3．α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强．原子核的组成[先填空]1．质子的发现(如图19-1-4所示)图19-1-42．中子的发现(如图19-1-5所示)图19-1-53．原子核的组成由质子和中子组成，它们统称为核子．4．原子核的符号5．同位素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，它们互称同位素．例如，氢有三种同位素，11H、21H、31H.[再判断]1．原子核的核子数等于质子数．(×)2．质量数就是原子核的质量．(×)3．在元素周期表中处在同一位置上，而质量数不同的元素叫同位素．(√) [后思考]同一种元素的几种同位素，它们的化学性质相同吗？为什么？【提示】相同．因为同位素具有相同的质子数，所以具有相同的核外电子数，元素的化学性质取决于核外电子，所以同位素的化学性质相同．[合作探讨]探讨1：既然β射线来源于原子核，那么原子核内存在电子吗？【提示】不存在．β射线是原子核变化时产生的，电子并不是原子核的组成部分．探讨2：原子核的电荷数是不是电荷量？质量数是不是质量？【提示】不是．原子核所带的电荷量总是质子电荷量的整数倍，这个倍数叫作原子核的电荷数．原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫原子核的质量数．[核心点击]1．原子核的组成原子核是由质子、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相同．2．原子核的符号和数量关系(1)符号：A Z X.(2)基本关系：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．3．同位素原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，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，所以它们的物理性质不同．把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素．4．据最新报道，放射性同位素钬166 67Ho在医疗领域有重要应用，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是()A．32B．67C．99D．166【解析】根据原子核内各量的关系可知核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．【答案】 A5．(多选)下列说法正确的是()A.n m X与n m－1Y互为同位素B.n m X与n－1m Y互为同位素Y中子数相同C.n m X与n－2m－2D.235 92U核内有92个质子，235个中子【解析】A选项中，X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素；B选项中n m X核与n－1m Y核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，素；C选项中n m X核内中子数为n－m，n－2m－2所以中子数相同；23592U核内有143个中子，而不是235个中子．【答案】 BC6．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)镭核所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？(4)228 88Ra 是镭的一种同位素，让226 88Ra 和228 88Ra 以相同速度垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？【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)镭核所带电荷量Q ＝Ze ＝88×1.6×10－19 C ≈1.41×10－17 C.(3)镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，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Bq v ＝m v 2r ，r ＝m v qB .两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r 226r 228＝226228＝113114. 【答案】 (1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88(4)113∶114原子核的“数”与“量”辨析1．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．2．原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同．原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．。

第1节原子核的组成1．物质发射射线的性质称为放射性。

放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象。

2．α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流。

3．原子核由质子和中子组成。

1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子，1932年查德威克证实了中子的存在。

4．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人们研究原子核结构的序幕。

一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性。

2．物质发射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，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。

3．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。

4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。

二、三种射线1．α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的110，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。

2．β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。

3．γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。

三、原子核的组成1．质子的发现卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。

2．中子的发现(1)卢瑟福预言：原子核内可能还存在另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫做中子。

(2)查德威克用α粒子轰击铍(94Be)原子核获得了中子。

3．原子核的组成原子核由质子、中子组成，它们统称为核子。

4．原子核的电荷数(Z)等于原子核的质子数，等于原子序数。

5．原子核的质量数(A)等于质子数与中子数的总和。

6．原子核的符号表示AX，其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数。

原子核的组成知识·巧学一、天然放射现象1.放射性铀和含铀的矿物质都能够发出看不见的射线，这种射线可以使包在黑纸箱里的照相底片感光.物体放射出射线的性质叫做放射性.深化升华射线是从原子核内部发出的，说明原子核不是最小结构，原子核可以再分.2.放射性元素具有放射性的元素叫做放射性元素.放射性并不是少数几种元素才有的.研究发现，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，元素这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象，现在用人工的方法也可以制造放射性同位素.记忆要诀原子序数大于等于83的所有元素都有放射性.原子序数小于83的元素，有的也具有放射性.3.天然放射性元素：能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素.虽然具有天然放射性元素的种类很多，但它们在地球上的含量很少.4.天然放射现象发现的意义：原子核具有复杂的结构，实际上人们认识到原子核具有复杂结构就是从天然放射性开始的.联想发散原子核内部的消息，最早来自天然放射现象.人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密.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，也存在着一定结构.二、射线到底是什么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，有的不带电，由三种粒子组成，如图1.图12.各种射线的本质和特性(1)α射线：卢瑟福经研究发现，α射线粒子带两个单位正电荷，质量数为4，即α粒子是氦核，其速度是光速的1/10，有较大的动能.特性：贯穿本领小，但电离作用强，能使沿途中的空气电离. (2)β射线：贝克勒尔证实，β射线是电子流，其速度可达光速的90%.特征：贯穿本领大，能穿透黑纸，甚至穿透几毫米厚的铝板，但电离作用较弱. (3)γ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λ＜10-10 m. 特征:贯穿本领最强,能穿透几厘米厚的铅板,但电离作用最弱.学法一得 三种射线的区分：让三种射线同时穿过磁场，不发生偏转的是γ射线，因为其不带电，不受磁场的影响；偏转角度较小的是α射线，因为其质荷比qm较大，根据公式r=qBmv可知偏转半径大，在磁场中的偏转角度较小.同理可知偏转角度较大的是β射线，因为其质荷比qm较小.并且它们的偏转方向不同，还可以根据左手定则和偏转方向判定其射线属于哪种射线.辨析比较 三种射线的比较三、原子核的组成1.探究过程(1)卢瑟福的实验结论：卢瑟福用α粒子轰击氮核时，发现了一种新粒子，这种粒子带有一个单位的正电荷，其质量与氢原子的质量相近.随后人们又用类似的方法从氟、钠、铝等原子核中打出了同样的粒子(质子).(2)结论：质子是原子核的组成部分.(3)猜测：原子核只由质子组成.分析论证：如果原子核只是由质子组成，它的电荷数应该与质量数相等.这和绝大多数原子核的电荷数只是质量数的一半或者还少一些的事实相矛盾，说明猜测错误.再猜测：原子核内还应该存在着质量跟质子差不多的不带电的中性粒子，即中子.实验验证：卢瑟福的学生在研究用射线轰击铍而产生的一种能量极高、贯穿能力很强的中性粒子时，证实中性粒子的质量与质子的质量近似相等，就是猜测的中子.构建模型：原子核由质子和中子组成.联想发散中子的发现不仅使人们了解到原子核是由质子和中子组成，而且为科学家提供了轰击其他原子核时，不受静电斥力的最佳“炮弹”，使它有更多的机会和带电核发生碰撞.中子“炮弹”的利用，不仅为原子核物理的研究开辟了崭新的道路，也为后来核能的利用打下了基础.2.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.质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子质量几乎相等，都等于一个质量单位.学法一得原子核的结构无法通过实验直接观察，只能通过科学的思维和研究方法进行间接研究.由实验结果→分析猜测→提出模型→实验验证→建立新理论→构建正确的模型是探索微观结构的基本方法.3.原子核的电荷数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.通常用字母Z 表示.深化升华 原子核的电荷数，就是原子核内质子数，也就是这种元素的原子序数. 4.原子核的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，用字母A 表示.要点提示 原子核的质量数，就是原子核中的核子数. 5.原子核的符号(1)原子符号的通式：X AZ式中X 为元素符号，A 为原子核的质量数，Z 为原子核的核电荷数.如常见的碳原子核的质量数为12，质子数为6，则可表示为C 126，还可表示为12C ，碳12，碳12等.(2)各粒子的符号 ①α粒子(即氦核)：He 42 ②质子(即氢核)：H 11或P 11 ③中子：n 10 ④电子：e 01深化升华 (1)原子核中的两个整数①质量数A ：等于质子数和中子数之和，即核子数； ②电荷数Z ：等于质子数. (2)原子核中的两个等式①核电荷数(Z)=质子数=元素的原子序数=核外电子数； ②质量数(A)=核子数=质子数+中子数 6.同位素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，所以它们的物理性质不同.例如氢的三种同位素：氕(H 11)、氘(H 21)、氚(H 31). 问题·探究 思想方法探究问题 怎样根据三种射线在电场和磁场中偏转的特点进行判断？探究过程：1.γ射线不论在电场还是磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转. 根据上述特点，在电场或磁场中不发生偏转的射线是γ射线.2.α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向作类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移最大，根据粒子在电场力方向做初速为零的匀加速直线运动，位移x 可表示为x=21at 2=21·m qE (v y 0)2∝2mvq所以，在同样条件下β与α粒子偏移之比为αβx x =e e 2×1837/4v v ×22)1021(cc =5018373.α射线和β射线在磁场中的偏转特点：在匀强磁场中，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径最小，偏转最大.根据qvB=Rmv 2得R=qB mv ∝q mv所以，在同样条件下β与α粒子的轨道半径之比为αβR R =v v 41837/×10/c c ×183752=e e 根据上述径迹特点，即使电场和磁场方向未知，也可以区分射线的种类.探究结论:放射性元素衰变时放出的三种射线，不论是垂直进入匀强电场还是匀强磁 场，偏转角度大的(或半径小的)是β粒子，偏转角度小的(或半径大的)是α粒子.。