3.1 原子核的组成与核力

一、原子核的组成质子，中子二、原子核的表示质量数、电荷数三、原子核的结合核力：强大，短程，电荷无关四、原子核的变化核反应：质量数、电荷数守恒授课题目 3.1 原子核的组成与核力核反应第 1 课时授课时间年月日星期教学目标知识与技能1．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

2. 能用原子核的表示方法来表示不同的原子核，记住质子和中子的表示方法。

3. 了解核力的概念，知道核力是强相互作用力。

4. 理解核反应中质量数守恒和电荷数守恒，并且能根据这两条守恒律补全核反应方程式。

过程与方法1. 通过探究核力的存在，培养学生的推理能力。

2. 通过了解质子和中子的发现过程，体会探索未知世界的方法。

情感态度与价值观1. 通过了解核力的成因现在还在探索之中，激发学生的探索热情。

2. 通过学习核反应中质量数和电荷数守恒，体会守恒律的普遍性。

教学重点原子核的组成，核反应方程式的书写教学难点探究核力的存在，理解为什么原子核要有中子来维持核的稳定教学方法讲授法，练习法教学手段多媒体教学设备，ppt板书或板图设计3.1原子核的组成与核力核反应“附中教师要做教育家，不要当教书匠。

”——陈元晖教学过程环节检测内容检测结果及补救措施针对教学重难点的当堂检测反馈教学反思“一课一得、逐点反馈、跟踪纠偏、即时跟进”——探索东师附中朝阳学校“优效”教学模式教学过程环节教师活动学生活动1.引入【提问】何谓玻尔的原子模型？玻尔原子模型建立后，科学家开始思考原子核是否能够再分？这节课我们学习原子核由什么组成，这些成分如何结合在一起，以及原子核如何发生变化？2. 原子核的组成1. 质子，中子，核子的概念质子由卢瑟福发现，他用α粒子轰击氮原子核，发现了氢原子核，即质子。

中子由查德威克（卢瑟福的学生）发现，他用α粒子轰击轻金属铍，然后用得到的射线轰击石蜡，打出了质子。

发现这种射线是一种中性粒子流。

质子和中子统称为核子3. 原子核的表示方法1. 原子核的表示主要由三部分组成：化学元素符号，核质量数（即核子数，位于左上角角标），核电荷数（即质子数，位于左下角角标）。

原子核的构成一、引言原子核是构成物质的基本单位之一，它的结构和性质对于我们理解物质的本质和化学反应的机理有着重要的意义。

本文将介绍原子核的构成，包括核子、核力、核壳层等内容，以及对于原子核研究中所使用的一些实验技术进行简单介绍。

二、核子原子核是由质子和中子组成的，这些粒子被称为核子。

质子带正电荷，中子不带电荷。

在原子核中，质子和中子都被称为核粒子。

三、核力1. 核力概述原子核内部存在着一种特殊的相互作用力，被称为“核力”。

这种力只存在于极短距离内，并且只在原子核内部起作用。

它是保持原子核稳定的关键因素。

2. 核力类型目前已知存在两种类型的核力：强相互作用力和弱相互作用力。

强相互作用力是保持原子核稳定性最重要的因素之一，而弱相互作用力则在放射性衰变等过程中发挥作用。

四、壳层结构1. 壳层结构概述原子核内部的核子并不是随意排列的，它们遵循着一定的规律排列。

这种规律被称为“壳层结构”。

壳层结构类似于电子在原子中的排布。

2. 壳层结构特点原子核中，每个能级最多容纳2n^2个核子，其中n表示能级编号。

这意味着第一能级最多容纳2个核子，第二能级最多容纳8个核子，第三能级最多容纳18个核子，以此类推。

五、实验技术1. 质谱仪质谱仪是一种用于分离和测量原子或分子中各种粒子质量的仪器。

它可以通过对被测样品进行加速和分离来确定样品中各种粒子的质量。

2. 核磁共振核磁共振是一种通过对样品中原子核磁场进行测量来研究原子核性质的技术。

它可以用于确定原子核自旋、电荷分布等参数。

3. 中性粒子探测器中性粒子探测器是一种用于检测和测量中性粒子（如中子）的仪器。

它可以通过测量中性粒子与探测器之间的相互作用来确定中性粒子的能量、轨迹等参数。

六、结论原子核是构成物质的基本单位之一，它由质子和中子组成，并受到核力的作用保持稳定。

原子核内部存在着壳层结构，类似于电子在原子中的排布。

对于原子核研究中所使用的实验技术包括质谱仪、核磁共振和中性粒子探测器等。

原子核的组成与核力教案教学目标1．知道原子核的组成及质子和中子的发现情况,掌握原子核的表示方法及质量数、质子数（核电荷数）、中子数的关系,同位素的概念。

2．知道质子和中子统称为核子,并了解核子间存在核力及核力的性质3．掌握什么叫核反应并学会书写核反应方程重点难点重点：原子核的组成及表示方法、质量数、质子数（核电荷数）、中子数的关系难点：核反应方程的书写设计思想本节主要讲原子核的组成,是这一章的重点,虽然是微观世界的知识,但初中已有了一定的基础,要求也比较低,所以学生接收起来并不太难,难点主要在核反应方程的书写上。

所以这节课主要以识记的思想来设计教学,更多的让学知道是什么。

另外通过“实验事实—猜想（预言）—实验验证”的过程,让学生在情感上体验科学家科学探索的艰辛历程。

教学资源多媒体课件教学设计【课堂引入】问题1：前面我们学习了卢瑟福的原子的“核式结构学说”和玻尔的原子模型,知道原子是有结构的,那么组成原子的原子核有没有结构呢？【课堂学习】（一）原子核的组成1．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。

后来又从许多轻元素中打出了质子,质子是原子核的组成部分。

★卢瑟福预言中子的存在：卢瑟福发现原子核的质量与质子质量不等,但电荷数相同,由此卢瑟福预言在原子核中还在一种中性的粒子。

（2）中子的发现：1932年,查德威克用α粒子轰击铍原子核得到中子（查德威克用实验验证）。

（3）核子：原子核是由质子和中子组成的,它们统称为核子。

（4）电荷数：原子核的电荷数等于核内的质子数。

（5）质量数：原子核的质量数就是核内的质子数和中子数之和。

★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★原子核的表示方法：A Z X（X是元素符号；A是“核质量数”；Z是“核电荷数”）2．同位素（1）同位素：具有相同的质子数而中子数不同的原子核统称为同位素。

核物理学解析原子核的结构和性质核物理学是研究原子核结构和性质的学科，它探索了原子核内部的微观世界，为我们理解宇宙的奥秘提供了重要线索。

从早期的实验到现代的理论模型，核物理学家们通过不断深入研究，揭示了原子核的组成、形成和相互作用规律。

一、原子核的组成原子核是原子的中心部分，由质子和中子组成。

质子带有正电荷，中子则不带电荷。

质子和中子统称为核子，而核子的数量就决定了原子核的质量和概貌。

原子核的质量可通过质子和中子的质量之和来计算。

例如，氢原子核只有一个质子，而氘原子核则有一个质子和一个中子。

二、核力的作用原子核内部的核子相互作用由核力调控。

核力是一种非常强大而短程的作用力，它能够克服带电粒子之间的相互排斥力，使得质子和中子能够紧密结合成稳定的原子核。

核力也是一种有吸引性质的相互作用力，使得核子之间能够通过交换介子而发生吸引，从而保持原子核的稳定性。

三、原子核的能级结构原子核中核子的分布可以通过能级结构来描述。

原子的能级结构是由电子组成的，而原子核的能级结构则由核子的运动状态来决定。

核子具有自旋和能量等特性，它们在原子核内以固定的能级分布，类似于电子在原子轨道上分布的方式。

这种能级结构对于理解原子核的结构和性质至关重要。

四、核衰变和核反应核物理学不仅研究原子核的组成和结构，还探索了核衰变和核反应等核变化过程。

核衰变是指原子核自发地放射出射线和粒子，以改变其结构和性质的过程。

核反应则是指两个核子发生碰撞，从而引起核子之间的相互转化。

核衰变和核反应的研究为我们了解放射性物质、核能的利用和宇宙的演化提供了重要的依据。

五、现代核理论模型在核物理学的发展过程中，科学家们提出了多种核理论模型来解释和计算原子核的结构和性质。

其中最著名的是液滴模型和壳模型。

液滴模型将原子核比作一个液滴，通过表面张力和静电排斥力来解释原子核的结合能和形状。

壳模型则类似于电子壳层结构，它将核子视为填充在核壳层中的组织，通过核子的能级分布来描述原子核的结构。

原子核物理简介原子核物理是研究原子核的性质、结构和相互作用的科学领域。

原子核是构成原子的中心部分，由质子和中子组成。

在一颗原子核中，质子和中子通过强相互作用相互吸引，形成核力使得核稳定。

原子核物理涉及核衰变、核反应、核聚变、核裂变等现象的研究。

本文将介绍原子核的基本结构、核力的作用机制、核反应的分类以及相关实验研究成果。

原子核结构原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。

质子数量决定了元素的化学性质，中子数量影响原子核的稳定性。

原子核的大小通常在微米或亚微米级别，密度极高。

原子核的尺寸与质子和中子的结合能有关，经过研究发现原子核的密度不均匀，存在着核壳结构。

核力的作用核力是一种很强的作用力，使得质子和中子在原子核内形成稳定的结构。

核力是一种短程的强相互作用力，作用范围在核内非常短，只有几个费米米。

核力分为强核力和弱核力，强核力主要维持核的结构，弱核力主要参与核衰变等过程。

核力的作用机制一直是原子核物理研究的重要课题之一。

核反应核反应是指原子核发生变化的过程，包括核衰变、核聚变和核裂变等现象。

核反应通常伴随着能量释放或吸收，是核能产生及利用的基础。

核反应可以分为放射性衰变、中子俘获、核裂变和核聚变等不同类型。

核反应的研究对于了解核能的产生、核武器的制造以及医学上的放射性治疗都具有重要意义。

实验研究原子核物理的研究需要借助各种实验手段。

核子加速器是探测原子核结构和性质的重要工具，粒子探测器可以用来探测核反应中产生的粒子。

X射线衍射、中微子探测等技术也被广泛应用于原子核物理研究中。

实验研究成果不仅可以验证理论模型，还能够发现新的物理现象和规律。

结论原子核物理作为研究原子核结构和相互作用的领域，对于核能产生、核武器制造、医学应用等领域都具有重要意义。

通过对核反应、核力的研究，人们能够更深入地了解原子核的奥秘，为人类社会的发展做出贡献。

随着科学技术的不断发展，原子核物理领域的研究将会有更多新的突破和发展。

1．原子核的组成与核力[先填空]1．质子的发现(如图3-1-1所示)图3-1-12．中子的发现(如图3-1-2所示)图3-1-23．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．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．1．α粒子可以表示为42He，42He中的4为__________，2为________．【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.【答案】质子数与中子数之和(或质量数)质子数2．下列说法正确的是()【导学号：11010033】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C.n m X与n-2m-2Y中子数相同D.23592U核内有92个质子，235个中子E.23592U核内有92个质子，143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，所以互为同位素；C选项中n m X核内中子数为n－m，n-2m-2Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同；23592U核内有143个中子，而不是235个中子．【答案】BCE3．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)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？【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．[先填空]1．核力 原子核内核子之间的相互作用力．2．核力的特征(1)核力是强力，在原子核内，核力比库仑力大得多． (2)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．(3)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等的．3．原子核的稳定性质子数越多的原子核，就需要有更多的中子来维持核的稳定，在大而稳定的原子核中，中子的数量多于质子．[再判断]1．原子核内的质子间均存在核力和库仑力．(×)2．稳定原子核的质子数总是与中子数相等．(×)3．对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用．(√)[后思考]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】组成原子核的相邻的核子间存在核力．1．原子核中核子比例关系：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．越重的原子核，两者相差越多．2．形成原因及原子核的稳定性(1)原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了．这时，不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性．(2)核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．所以，原子核的大小也受到限制．4．关于核力，下列说法中正确的是()【导学号：11010034】A．原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用B．核力既可能是引力，又可能是斥力C．核力对核子做正功，原子核要释放核能D．原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用E．原子核内相距较远的两个核子间没有核力作用，不一定有库仑力作用【解析】核力有时表现为引力，有时表现为斥力，但不是说核力既可能是引力，又可能是斥力，故B错误；核力是短程力，只有在2.0×10－15m左右的范围内起作用，故A正确，D错误；核子结合成原子核时，核力对核子做正功，原子核释放一定的能量，故C正确；原子核内两核子相距较远时没有核力作用，核内质子与中子间不会有库仑力作用，E正确．【答案】ACE5．核子结合成原子核的下列说法中，正确的是()A．原子核内的核子间均存在核力B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力C．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间势能一定减小D．质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用E．原子核内的相邻核子间的核力与核子是否带电无关【解析】由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，与核子是否带电无关，由此知A、B错误，E正确；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×10－15 m时，核力表现为引力，在此过程中核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15 m，故C正确；质子数较多的原子核由于只有相邻的核子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确．【答案】CDE(1)核力是强力，只存在于相邻核子之间.(2)核力的存在与核子是否带电及电性无关.(3)原子核的稳定性与核力和库仑力的大小关系有关.[先填空]1．核反应原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．2．核反应方程用原子核符号描述核反应过程的式子．3．核反应规律在核反应中，质量数和电荷数守恒．[再判断]1．卢瑟福发现质子的过程就是原子核的人工转变过程．(√)2．核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写．(×)[后思考]书写核反应方程时为什么不能用等号连接？【提示】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，只能用单箭头表示反应方向．1．核反应的条件用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．2．核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变．3．原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：14N＋42He→178O＋11H7(2)1932年查德威克发现中子的核反应：9Be＋42He→126C＋10n4(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：2713Al＋42 He→3015P＋10n；3015P→3014Si＋01e.4．人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响．(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒．6．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋147N→x＋178O y＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，下列说法正确的是()A．x为α粒子B．x为质子C．y为α粒子D．y为电子E．z为中子【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子11H，y为42He即α粒子，z为中子10n.【答案】BCE7．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、中子和正电子的．(1)105B＋42He→137N＋()(2)94Be＋()→126C＋10n(3)2713Al＋()→2712Mg＋11H(4)147N＋42He→178O＋()(5)2311Na＋()→2411Na＋11H(6)2713Al＋42He→10n＋()；3015P→3014Si＋()【解析】(1)105B＋42He→137N＋10n(2)94Be＋42He→126C＋10n由此核反应使查德威克首次发现了中子．(3)2713Al＋10n→2712Mg＋11H(4)147N＋42He→178O＋11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子．(5)2311Na＋21H→2411Na＋11H(6)2713Al＋42He→10n＋3015P；30P→3014Si＋0＋1e(正电子)15此核反应使约里奥—居里夫妇首次发现了正电子．【答案】见解析书写核反应方程的四条重要原则(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(中学阶段不作要求)；(4)核反应必须是实验中能够发生的．。