原子核结构复习提纲

《原子核》复习第一模块：天然放射现象『夯实基础知识』 1、天然放射现象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的元素。

所有原子序数大于82的元素，都能自发地放出射线（有些原子序数小于83的元素也具有放射性）。

元素的这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。

2、放射线的种类和特征将放射性物质放出的射线进行实验（如射入磁场中的偏转实验等），表明放射性物质放出的射线有三种：α射线、β射线、γ射线，将它们的特征列表对比如下：天然放射现象说明原子核具有复杂的结构。

原子核放出α粒子或β粒子，并不表明原子核内有α粒子或β粒子（很明显，β粒子是电子流，而原子核内不可能有电子存在），放出后就变成新的原子核，这种变化称为原子核的衰变。

3、天然衰变中核的变化规律在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒。

（衰变过程中一般会有质量变化，但仍然遵循质量数守恒）①a 衰变：随着a 衰变，新核在元素周期表中位置向后移2位，即 He Y X M Z MZ 4242+→--，实质是2个质子和2个中子结合成一整体射出②β衰变：随着β衰变，新核在元素周期表中位置向前移1位，即 e Y X M Z MZ 011-++→。

实质是中子转化为质子和电子。

③γ衰变：随着γ衰变，变化的不是核的种类，而是核的能量状态。

但一般情况下，γ衰变总是伴随a 衰变或β衰变进行的。

4、关于半衰期的几个问题放射性元素衰变的快慢用半衰期来表示，（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。

（2）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。

（3）特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关。

（4）公式表示：T t N N /21)(原余=，T t m m /21(原余=式中原N 、原m 分别表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，余N 、余m 分别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，T 表示半衰期。

原子结构和原子核一、原子结构1、德国科学家普里克发现了阴极射线，通过对阴极射线的研究，发现阴极射线本质上是由带负电的微粒（后来取名叫电子）组成，他还测定了该微粒的荷质比与电量，并且用不同材料做电极，都能得到该微粒，所以各种原子内部都含有该微粒，所以原子是可以再分的。

后来密立根又精确测定了电子的电量。

2、通过对阴极射线的研究，发现了电子提出了“葡萄干布丁”原子结构模型。

指导助手做了α粒子散射实验，提出原子核式结构。

发现了质子，反应方程为，发现了中子，反应方程为3、α粒子散射实验的结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后前进，少数α粒子发生了，极少数α粒子偏转超过，有的甚至偏转几乎达到。

该实验说明了，原子中心有个核，原子核集中了的电量与的质量。

*4、连续光谱：包含了各种频率的可见光（频率不间断）明线光谱（线状谱）：包含的光频率不连续，每条分立的亮线对应一种频率的光。

特证谱线：不同原子发光的线状谱不同，因此称为特征谱线。

利用特征谱线可以鉴别物质和确定物质的组成成分，这就是光谱分析。

5、波尔通过对氢原子光谱的研究，提出波尔理论：(1)氢原子只能处在一系列不连续的能量状态，这称为能级。

（原子处于不同能级时，电子就处于不同的轨道，能级越高，对应的轨道半径越大）(2)氢原子从一个能级到另一个能级的过程，称为跃迁。

跃迁过程中放出或者吸收的光子的能量hγ=Em-En.(3)氢原子吸收光子跃迁时，有以下规律：①如果光子能量大于或等于氢原子所在能级的电离能，则该光子可以被吸收。

电子电离后所剩的动能等于光子能量与电离能之差；②如果光子的能量小于氢原子所在能级的电离能，则只有能量等于氢原子当前所在能级与某一高能级之差的光子才能被吸收；③如果是实物粒子撞击氢原子，氢原子则可以吸收实物粒子能量的一部分实现跃迁。

二、天然放射性现象1．天然放射性现缘：发现天然放射现象，使人们认识到原予核也有复杂结构；揭开了人类研究原子核结构的序幕．通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于等于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出来的射线共有三种：射线、射线、射线。

第一章 原子的位形：卢瑟福模型一、学习要点1、原子的质量和大小R ~10-10 m , N A =6.022⨯1023mol -1,1u=1.6605655⨯10-27kg2、原子核式结构模型(1)汤姆孙原子模型(2)α粒子散射实验：装置、结果、分析(3)原子的核式结构模型(4)α粒子散射理论： 库仑散射理论公式：221212200cot cot cot 12422242C Z Z e Z Z e a b E m v θθθπεπε===⋅'⋅ 卢瑟福散射公式：222124401()4416sin sin 22Z Z e a d d dN N nAt ntN E A θθπεΩΩ'== 2sin d d πθθΩ=实验验证:1422sin ,,Z , ,2A dN t E n N d θρμ--'⎛⎫∝= ⎪Ω⎝⎭，μ靶原子的摩尔质量 微分散射面的物理意义、总截面 24()216sin 2a d d b db σθπθΩ==()022212244()114416sin 22Z Z e d a d E Sin σθσθθθπε⎛⎫≡== ⎪Ω⎝⎭ (5)原子核大小的估计: α粒子正入射（0180θ=）：：2120Z Z 14m c e r a E πε=≡ ,m r ～10－15－10－14m第一章自测题1. 选择题(1)原子半径的数量级是：A ．10－10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m(2)原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中：A.绝大多数α粒子散射角接近180︒B.α粒子只偏2︒～3︒C.以小角散射为主也存在大角散射D.以大角散射为主也存在小角散射（3）进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明：A.原子不一定存在核式结构B.散射物太厚C.卢瑟福理论是错误的D.小角散射时一次散射理论不成立(4)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍？ A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 2(5)动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m ）：A.5.91010-⨯B.3.01210-⨯C.5.9⨯10-12D.5.9⨯10-14 (6)如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？ A.2 B.1/2 C.1 D .4(7)在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少？ A. 16 B.8 C.4 D.2(8）在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：A ．4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8（9）在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使：A ．质子的速度与α粒子的相同；B ．质子的能量与α粒子的相同；C ．质子的速度是α粒子的一半；D ．质子的能量是α粒子的一半2. 填空题（1）α粒子大角散射的结果证明原子结构为 核式结构 .（2）爱因斯坦质能关系为 2E mc = .（3）1原子质量单位（u ）= 931.5 MeV/c 2. (4) 24e πε= 1.44 fm.MeV. 3．计算题习题1-2、习题1-3、习题1-5、习题1-6.4．思考题1、什么叫α粒子散射？汤姆孙模型能否说明这种现象？小角度散射如何？大角度散射如何？2、什么是卢瑟福原子的核式模型？用原子的核式模型解释α粒子的大角散射现象。

中考物理原子与核知识框架复习原子与核是物理学中的重要知识点，对于中考物理考试来说也是必不可少的。

了解原子与核的知识框架，能够帮助我们更好地掌握和应用这一部分的内容，进而取得更好的成绩。

一、原子结构原子是物质的基本单位，由原子核和电子云组成。

原子核是由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。

电子云带负电，绕原子核运动。

1.质子：带正电，质量等于氢原子核的质量。

2.中子：不带电，质量稍大于质子。

3.电子：带负电，质量非常小。

二、原子核原子核是原子的中心部分，质子和中子集中在原子核内。

原子核的半径很小，却集中了原子几乎全部的质量。

1.质子数（原子序数）：表示原子核中质子的数量，决定了元素的性质。

2.中子数：表示原子核中中子的数量，可以不同于质子数。

3.核子数（质量数）：表示原子核中质子和中子的总数，等于元素的质量数。

4.同位素：具有相同质子数但中子数不同的原子核。

三、元素与同位素元素是由具有相同质子数（原子序数）的原子组成的物质。

同位素是具有相同的质子数但中子数不同的元素。

1.元素符号：用来表示元素的简写符号。

2.元素周期表：将元素按原子序数从小到大排列，具有一定周期性规律。

四、原子核稳定性原子核的稳定性取决于质子数和中子数之间的平衡关系。

1.稳定核素：质子数和中子数适当搭配，核力能够克服库仑斥力。

2.放射性核素：质子数和中子数不平衡，核力无法克服库仑斥力。

3.放射性衰变：放射性核素通过发射不同类型的辐射粒子转变成其他元素。

五、核反应核反应是指原子核之间的相互作用和转变。

1.核聚变：轻核聚合成重核，释放巨大能量。

2.核裂变：重核分裂成轻核，同时释放大量能量。

六、核能核能是指原子核内的结合能，可以用来产生热能或电能。

1.核反应堆：利用核裂变或核聚变反应产生的能量，进行热能或电能的转换。

2.核能的应用：核电站、核武器、核医学等。

七、原子与核的应用原子与核知识广泛应用于科学技术和工业生产。

1.核能的利用：核电站、核燃料、核融合技术等。

《原子核结构》知识清单一、原子核的发现在探索物质结构的漫长历程中，科学家们逐渐揭开了原子核神秘的面纱。

1911 年，卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。

这个实验表明，原子的中心有一个极小但质量很大的原子核，而电子则在核外围绕着原子核运动。

二、原子核的组成原子核由质子和中子组成。

质子带正电荷，其电荷量与电子所带的负电荷电量相等。

中子呈电中性，即不带电。

质子和中子的质量相近，都远大于电子的质量。

质子数决定了元素的种类，而质子数与中子数共同决定了原子的同位素。

三、原子核的大小原子核的半径非常小，只有约 10^（－15) 米到 10^（－14) 米的量级。

但尽管原子核很小，却集中了原子绝大部分的质量。

四、原子核的电荷原子核所带的正电荷数等于质子数。

由于原子整体呈电中性，所以核外电子的数量等于质子数。

五、原子核的质量原子核的质量几乎等于原子的质量。

通过测量原子的质量，并减去核外电子的微小质量，就可以得到原子核的近似质量。

六、原子核的结合能当质子和中子结合形成原子核时，会释放出巨大的能量，这被称为原子核的结合能。

结合能与原子核的质量亏损有关。

质量亏损是指原子核形成时，其质量小于组成它的质子和中子的质量总和。

根据爱因斯坦的质能方程 E=mc²，这部分亏损的质量转化为了结合能。

七、原子核的稳定性原子核的稳定性取决于多种因素。

质子数和中子数的比例对原子核的稳定性有重要影响。

一般来说，质子数和中子数相等或相近的原子核比较稳定。

此外，原子核内的核力也对其稳定性起着关键作用。

核力是一种短程强相互作用力，它使质子和中子能够紧密结合在一起。

八、放射性原子核一些原子核具有放射性，会自发地发生衰变。

常见的衰变方式有α衰变、β衰变和γ衰变。

α衰变是指原子核放出一个α粒子（即氦核），从而转变为另一种原子核。

β衰变则分为β⁺衰变和β⁻衰变。

β⁺衰变是原子核中的一个质子转变为一个中子，并放出一个正电子；β⁻衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子，并放出一个电子。

第十八章：原子物理与核物理复习要点1、了解玻尔原子理论及原子的核式结构。

2、了解氢原子的能级，了解光的发射与吸收机理。

3、了解天然放射现象，熟悉三种天然放射线的特性。

4、了解核的组成，掌握核的衰变规律，理解半衰期概念，掌握核反应过程中的两个守恒定律。

5、了解同位素及放射性同位素的性质和作用，了解典型的核的人工转变。

6、了解爱因斯坦质能方程，会利用核反应中的质量亏损计算核能。

7、了解核裂变与核聚变。

第一模块：原子的核式结构、波尔的原子模型『夯实基础知识』1、关于α粒子散射实验（英国物理学家卢瑟福完成，称做十大美丽实验之一）（1）α粒子散射实验的目的、设计及设计思想。

①目的：通过α粒子散射的情况获取关于原子结构方面的信息。

②设计：在真空的环境中，使放射性元素钋放射出的α粒子轰击金箔，然后透过显微镜观察用荧光屏接收到的α粒子，通过轰击前后α粒子运动情况的对比，来了解金原子的结构情况。

③设计思想：与某一个金原子发生作用前后的a 粒子运动情况的差异，必然带有该金原子结构特征的烙印。

搞清这一设计思想，就不难理解卢瑟福为什么选择了金箔做靶子（利用金的良好的延展性，使每个α粒子在穿过金箔过程中尽可能只与某一个金原子发生作用）和为什么实验要在真空环境中进行（避免气体分子对α粒子的运动产生影响）。

（2）α粒子散射现象①绝大多数α粒子几乎不发生偏转；②少数α粒子则发生了较大的偏转；③极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°有的甚至几乎达到180°）。

（3）a粒子散射的简单解释。

①由于电子质量远远小于α粒子的质量（电子质量约为α粒子质量的１／7300），即使α粒子碰到电子，其运动方向也不会发生明显偏转，就象一颗飞行的子弹碰到尘埃一样，所以电子不可能使α粒子发生大角度散射。

而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用而引起的；②使α粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内是均均分布的，α粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能把α粒子反向弹回，这与α粒子散射实验的结果相矛盾，从而否定了汤姆生的原子模型。

§3.1 原子核结构导学提纲答案班级姓名座号_________【学习目标】1、了解质子和中子的发现过程．(重点)2、知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念．(重点)3、了解核反应的概念，会书写核反应方程．(难点)【学习过程】一、知识梳理1．质子的发现(1)实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子．(2)结论：质子是原子核的组成部分．2．中子的发现(1)卢瑟福的预想卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子．(2)中子的发现是许多科学家研究的结晶．①1930年，用钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线．②1932年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中打出质子．③1932年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子．二、课堂活动1．质子的发现(1)实验背景电子的发现使人们认识到，原子不再是构成物质的基本单位，进一步研究发现，原子的中心有一个原子核，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量．原子核的结构如何？1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验．(2)实验装置(如图所示)T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜，C真空容器．(3)实验过程容器C里放有放射性物质A，从A放射出的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的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M 可以观察到S是否有闪光．(4)实验现象开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光．(5)实验分析容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，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．(6)新粒子性质研究①把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为11H或11p.②人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子．(7)实验结论质子是原子核的组成部分．2．中子的发现(1)科学家在1930年利用Po放出的α射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线．(2)1932年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图所示．(3)1932年，查德威克进一步研究这种射线时发现，这种射线是一种不带电的、质量接近质子的粒子流，即是卢瑟福猜想的中子．(4)结论：中子是原子核的组成部分．三、课堂练习例1．卢瑟福发现质子后，预想到原子核中还有中子的存在，其判断依据与下列事实相符的是( )A．电子数与质子数相等B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍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】卢瑟福发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或少一些，因此预想到在原子核内还存在有质量而不带电的中性粒子，即中子，故符合事实的是C.【答案】 C例2．如图所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，则粒子流a 为________，粒子流b为________．【解析】不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故a为中子，b为质子．【答案】中子质子例3．1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．写出该实验的核反应方程：___________________________________________________________________.【解析】题图为α粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置，放射源A发出的是α粒子，B为氮气，其核反应方程为：42He＋14 7N→17 8O＋11H.【答案】α氮42He＋14 7N→17 8O＋11H。