2019版高中物理第3章原子核与放射性第1节原子核结构教师用书鲁科版选修3

2019-2020学年高中物理第3章原子核与放射性第1节原子核结构教师用书鲁科版选修3-5[先填空]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．[再判断]1．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子．(×)2．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在．(√)3．玻尔在实验中发现了中子．(×)[后思考]卢瑟福是如何证明α粒子轰击氮原子核产生的新核是质子的？【提示】卢瑟福把这种粒子分别引进电场和磁场，根据该粒子在电场和磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫质子．[核心点击]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3­1­1所示)图3­1­1T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3­1­2所示．图3­1­2(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．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不相符的是( )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E．原子核中存在不带电且质量与质子相近的中性粒子【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，故不符合事实的是A、B、D.【答案】ABD2．如图3­1­3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________．图3­1­3【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3．1919年卢瑟福通过如图3­1­4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：__________________________.【导学号：18850039】图3­1­4【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(1)卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子并预言了中子的存在．(2)查德威克首先从实验中发现了中子，证实了卢瑟福的预言．(3)在卢瑟福发现质子的实验装置中，穿过铝箔到达荧光屏的不可能是放射源放出的α粒子．[先填空]1．原子核的组成(1)组成：原子核由质子和中子组成，并将质子和中子统称为核子．(2)原子核的符号：A Z X，其中X为元素符号；A表示原子核的质量数，Z表示核电荷数．(3)两个基本关系：①核电荷数＝质子数＝原子序数．②质量数＝质子数＋中子数＝核子数．2．同位素具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H、21H、31H.3．核反应与核反应方程(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，质量数和核电荷数守恒．[再判断]1．原子核内只有质子而没有中子．(×)2．同位素具有相同的物理、化学性质．(×)3．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]铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，其核外电子有多少个？中子数又是多少？【提示】 铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为207－82＝125(个)．[核心点击]1．原子核的大小和组成原子核⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧半径：10－15m ～10－14m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e ＝＋1.6×10－19C质量m p ＝1.672 623 1×10－27kg 中子：电量e ＝0质量m n＝1.674 928 6×10－27kg同位素：质子数相同中子数不同的原子2．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，叫作原子核的电荷数．(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，这个倍数叫作原子核的质量数．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、不同中子数的原子互称为同位素．4．已知22888Ra 是22688Ra 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 E ．它们具有相同的核外电子数和相同的化学性质【解析】原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同．故正确答案为A、C、E.【答案】ACE5．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、中子的( )A.10 5B＋42He→13 7N＋( )B.94Be＋( )→12 6C＋10nC.2713Al＋( )→2712Mg＋11HD.14 7N＋42He→17 8O＋( )E.238 92U→234 90Th＋( )F.2311Na＋( )→2411Na＋11H【解析】 A.10 5B＋42He→13 7N＋10nB.94Be＋42He→12 6C＋10n此核反应使查德威克首次发现了中子C.2713Al＋10n→2712Mg＋11HD.14 7N＋42He→17 8O＋11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子E.238 92U→234 90Th＋42HeF.2311Na＋21H→2411Na＋11H【答案】见解析6．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？【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)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88原子核的“数”与“量”辨析技巧(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节原子核结构●课标要求1．了解质子、中子的发现过程，了解原子核的组成．2．了解研究原子核结构的基本方法及特征．3．知道质量数、质子数、中子数、核子数、核电荷数、原子序数、同位素的物理意义．4．会根据原子核符号计算中子数、核子数，根据电荷数、质量数守恒正确书写核反应方程．5．了解卢瑟福、查德威克等科学家做出的贡献及其体现的科学精神．●教学地位本节的实验在高中阶段无法实现，但有条件的话可以利用计算机模拟出实验的过程，可以激发学生的兴趣．对于“α粒子轰击氮原子核的实验中产生了新核(质子)”这一部分，教师可设置问题如“可以通过哪些具体实验来证明产生的新核是质子？”启发学生思考，因为相关的知识洛伦兹力已学过．引导学生根据带电粒子在磁场中的运动规律证明新核为质子，这样可以培养学生利用所学的知识进行定性、定量推理的能力．“原子核组成”部分对学生并不是难点，因为相关的知识在初中已经学过，可让学生总结，教师要注意做好引导.●新课导入建议故事导入19世纪末20世纪初，发现了放射性现象和同位素，引起了对原子核结构的探索.1919年，卢瑟福发现一个α粒子能引起氮核的人工衰变，而衰变的产物之一是质子(即氢核).1921～1924年，卢瑟福和他的学生查德威克对硼、钠、铝等轻元素进行人工核反应，同样有质子分裂出来．以上事实显然说明原子核内存在质子．问题是原子核是否只有质子？本节课的学习就告诉同学们原子核内到底有什么．●教学流程设计课前预习安排： 1.看教材 2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒步骤3：师生互动完成“探究1”除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究3”重在讲解规律方法技巧⇐步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能课标解读重点难点1.了解质子和中子的发现过程．2．知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念．3．了解核反应的概念，会书写核反应方程.1.了解质子和中子的发现过程．(重点) 2．理解原子核的组成．能正确书写原子核的符号．(重点)3．原子核的组成及如何确定核反应方程．(难点)质子和中子的发现1.(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．a．1930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．B．1932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．c．1932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．2．思考判断(1)卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子．(×)(2)卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在．(√)(3)玻尔在实验中发现了中子．(×)3．探究交流卢瑟福是如何证明α粒子轰击氮原子核产生的新核是质子的？【提示】卢瑟福把这种粒子分别引进电场和磁场，根据该粒子在电场和磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫质子．原子核的组成1.基本知识(1)原子核的组成由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子、中子统称为核子，原子核常用符号A Z X表示．X表示元素符号，A表示质量数，Z表示核电荷数．(2)同位素具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H、21H、31H.(3)核反应方程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意义：能够用人工方法改变原子核．③书写核反应方程遵循的原则：核反应满足反应前、后电荷数和质量数都守恒．④确定未知核或粒子的方法：由反应前、后的已知核和粒子，依据守恒原则写出方程，判断未知核或粒子．2．思考判断(1)原子核内只有质子而没有中子．(×)(2)同位素具有相同的物理、化学性质．(×)(3)核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写．(×)3．探究交流铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，其核外电子有多少个？中子数又是多少？【提示】铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为207－82＝125(个).质子发现过程的分析及理解1．质子由谁发现的？怎样发现的？2．质子是原子核的组成部分吗？3．在实验中如何确定新核是质子的？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3－1－1所示)图3－1－1T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．用显微镜观察到荧光屏上的闪光，是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．这种新粒子与氢原子核有相同的质量和电量．1919年卢瑟福通过如图3－1－2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：_________________________________________________.图3－1－2【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＋11H1．(2013·南平检测)如图3－1－3为卢瑟福发现质子的实验装置，M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装铝箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．在观察由质子引起的闪烁之前需进行的必要调整是( )图3－1－3A．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上有α粒子引起的闪烁B．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁C．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上能见到质子引起的闪烁D．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上见不到α粒子引起的闪烁【解析】实验目的是观察α粒子轰击氮核产生新核并放出质子，所以实验前应调整铝箔的厚度，恰使α粒子不能透过，但质子仍能透过，故选D.【答案】 D原子核的组成1．原子核是仅有带电的粒子组成的吗？2．两种元素具有相同的质子数，性质一定相同吗？3．质量数、质子数和中子数之间存在什么关系？1．原子核原子核⎩⎪⎨⎪⎧大小：很小，半径为10－15m ～10－14m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e ＝＋1.6×10－19 C 质量m p＝1.672 623 1×10－27kg 中子：质量e ＝0质量：m n＝1.674 928 6×10－27kg同位素：质子数相同，中子数不同的原子2．基本关系核电荷数＝质子数＝原子序数 质量数＝质子数＋中子数＝核子数 3．核反应、核反应方程(1)核反应：在核物理学中，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． 卢瑟福发现质子的核反应方程为 42He ＋14 7N→17 8O ＋11H.(3)核反应的规律：在核反应中，质量数和核电荷数守恒．(2013·福州四中检测)完成下列各核反应方程，并指出首次发现质子的核反应是________，首次发现中子的核反应是________．A.10 5B ＋42He ―→137N ＋( )B.94Be ＋( )→126C ＋10nC.2713Al ＋( )→2712Mg ＋11HD.14 7N ＋42He ―→17 8O ＋( )E.238 92U→23490Th ＋( ) F.2311Na ＋( )→2411Na ＋11H 【审题指导】 根据核反应过程的质量数和电荷数守恒可求得未知粒子的电荷数和质量数，再根据电荷数等于原子序数可得粒子的性质．【解析】 A.10 5B ＋42He→13 7N ＋10n B.94Be ＋42He→12 6C ＋10n 此核反应使查德威克首次发现了中子 C.2713Al ＋10n→2712Mg ＋11H D.14 7N ＋42He→17 8O ＋11H 此核反应使卢瑟福首次发现了质子 E.238 92U ―→234 90Th ＋42He F.2311Na ＋21H→2411Na ＋11H. 【答案】 见解析写核反应方程应注意的问题1．核反应必须遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律． 2．核反应方程中的箭头“―→”表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号． 3．写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据的编造．4．要求记住常见粒子的符号表示：质子(11H)、中子(10n)、电子( 0－1e)、正电子(01e)、α粒子(42He)等．2．(2013·北师大附中检测)在下列4个核反应方程中，X 表示质子的是( ) A.3015P→3014Si ＋X B.238 92U→23490Th ＋X C.2713Al ＋10n→2712Mg ＋X D.2713Al ＋42He→3015P ＋X【解析】在核反应中质量数守恒和电荷数守恒，由此可知，3015P→3014Si＋01e，238 92U→234 90Th ＋42He，2713Al＋10n→2712Mg＋11H，2713Al＋42He→3015P＋10n，综上知C对．【答案】 C综合解题方略——核子数、质子数、质量数的辨析已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有几个电子？【审题指导】根据原子核中的核子数、质子数、中子数、质量数的关系求解．【规范解答】(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)镭核所带电荷量为Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.41×10－17 C.(3)中性原子核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.【答案】(1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88正确理解质量数、质子数、核子数1．核子数：质子数和中子数总和．2．质子数：等于原子核的电荷数(Z)．原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，这个整数叫原子核的电荷数(Z)，原子核所带电荷量为Ze.3．质量数：原子核的质量等于核内质子和中子质量的总和，而中子与质子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数(A)，显然质量数＝质子数＋中子数．【备课资源】(教师用书独具)中子的发现背景1920年，卢瑟福在著名的贝克尔演讲(Bakerian Lecture)中做出中子存在的理论预言．为了检验卢瑟福的假说，卡文迪许实验室从1921年开始实验工作．卢瑟福曾请格拉森(J.L.Glasson)在氢气放电时寻找中子的产生，不久，罗伯兹(J.K.Roberts)也做了类似的实验．1923年查德威克得到卢瑟福的赞同，用游离室和点计数器作为检测手段，尝试在大质量的氢化材料中检测γ辐射的发射．在初步作了这些尝试之后，查德威克考虑到中子只有在强电场中形成的可能性，但没有合适的变压器可用．正当查德威克着手进一步开展探讨中子的研究时，柏林的玻特(W.Bothe)和巴黎的约里奥·居里夫妇(Joliot·Curies)相继发表了他们的实验结果．玻特是德国著名物理学家，曾在盖革的研究所里工作．从1928年起，玻特和他的学生贝克尔(H.Becker)用钋发射的α粒子轰击一系列轻元素，发现α粒子轰击铍时，会使铍发射穿透能力极强的中性射线，强度比其他元素所得要大过十倍．用铅吸收屏研究其吸收率，证明这种中性辐射比γ射线还要硬.1930年，玻特和贝克尔率先发表了这一结果，并断定这种贯穿辐射是一种特殊的γ射线．在巴黎，居里实验室的约里奥·居里夫妇也正在进行类似实验．他们把石蜡板放在放射源和游离室之间，发现静电计偏转激增．石蜡含氢，会不会是氢核被铍辐射撞击形成新的射线？于是他们加了磁场进行检验，磁场果然对这一射线有作用．遗憾的是，他们在肯定石蜡板发出的是质子流之后，也和玻特一样，把铍辐射看成是γ射线．1932年1月18日约里奥·居里夫妇宣布，铍辐射的能量是如此之大，竟能把氢核(质子)从石蜡板中撞击出来. 随后，他们还用云室拍到了质子流的照片，但他们没有摆脱玻特的错误解释.1．二十世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、质子．如图3－1－4所示，此装置是( )图3－1－4A．卢瑟福的α粒子散射实验装置B．卢瑟福发现质子的实验装置C．汤姆孙发现电子的实验装置D．查德威克发现质子的实验装置【解析】根据实验原理，图示是卢瑟福发现质子的实验装置．【答案】 B2．(2013·三亚检测)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【解析】 原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同．故正确答案为A 、C.【答案】 AC3．以下几个原子核反应式中，X 代表α粒子的反应式是( ) A.42He ＋94Be ―→12 6C ＋X B.21H ＋31H ―→10n ＋X C.234 90Th ―→234 91Pa ＋X D.3015P ―→3014Si ＋X【解析】 据核反应方程须满足质量数守恒和电荷数守恒，可知：X 分别为10n 、42He 、 0－1e 、01e.【答案】 B4．(2012·塔城高二检测)三个原子核X 、Y 、Z ，X 核放出一个正电子后变为Y 核，Y 核与质子发生核反应后生成Z 核并放出一个氦(42He)，则下面说法正确的是( )A ．X 核比Z 核多一个质子B ．X 核比Z 核少一个中子C ．X 核的质量数比Z 核的质量数大3D ．X 核与Z 核的总电荷是Y 核电荷的2倍【解析】 设原子核X 的核电荷数为n ，质量数为m ，则由已知可得两个核反应方程式分别为：m n X→01e ＋m n －1Y m n －1Y ＋11H→42He ＋m －3n －2Z因此比较X 、Y 、Z 的质量数与核电荷数，可判定C 、D 正确，所以选C 、D. 【答案】 CD5．(2012·重庆高考)以下是物理学史上3个著名的核反应方程( )x ＋73Li→2y y ＋14 7N→x ＋17 8O y ＋94Be→z ＋126C x 、y 和z 是3种不同的粒子，其中z 是( ) A ．α粒子 B ．质子 C ．中子 D ．电子【解析】 把前两个方程化简，消去x ，即14 7N ＋73Li ＝y ＋17 8O ，可见y 是42He ，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z 是中子10n.因此选项C 正确．【答案】 C。

第1节原子核结构[目标定位] 1.了解质子和中子的发现过程.2.知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念.3.了解核反应的概念，会书写核反应方程．一、质子和中子的发现1．质子的发现2．中子的发现二、原子核的组成1．组成：原子核由质子和中子组成，它们统称为核子．2．原子核的符号：A Z X，其中X为元素符号，A表示原子核的质量数，Z表示核电荷数．3．基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数；质量数＝质子数＋中子数＝核子数．4．同位素：具有相同的质子数、不同中子数的原子互称同位素．5．核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．6．核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子．例如：42He＋14 7N→17 8O＋11H.7．核反应中质量数守恒，电荷数守恒．一、质子的发现图11．1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验．实验装置如图1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．2．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．3．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．4．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．5．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荷量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为11H或p.(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．6．实验结论：质子是原子核的组成部分．图2【例1】1919年卢瑟福通过如图2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：___________.答案α氮42He＋14 7N→17 8O＋11H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.二、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3所示．图33．1932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．【例2】如图4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，下列说法正确的是( )图4A．a为质子，b为中子B．a为γ射线，b为中子C．a为中子，b为γ射线D．a为中子，b为质子答案 D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D正确．三、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10－15～10－14 m.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．核反应、核反应方程(1)核反应：在核物理学中，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．卢瑟福发现质子的核反应方程为42He＋14 7N→17 8O＋11H(3)核反应的规律：在核反应中，质量数和电荷数守恒．【例3】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由洛伦兹力提供，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 据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素．新元素有两种同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子，则：(1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子数各为多少？ (2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？(3)若用X 表示117号元素的元素符号，该元素的两种同位素用原子核符号如何表示？ 答案 (1)均为117 均为117 (2)293 294 (3)293117X294117X解析 (1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数，等于核内质子数．故117号元素的核电荷数和核内质子数均为117，原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也为117. (2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元素中子数为176的原子核的质量数为117＋176＝293，中子数为177的原子核的质量数为117＋177＝294.(3)元素符号一般用A Z X表示，其中A表示质量数，Z表示核电荷数，由前两问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为176的原子核的符号为293117X，中子数为177的原子核的符号为294117X.【例4】完成下列核反应方程，并指出其中______________是发现质子的核反应方程，______________是发现中子的核反应方程．(1)14 7N＋10n―→14 6C＋________(2)14 7N＋42He―→17 8O＋________(3)10 5B＋10n―→________＋42He(4)94Be＋42He―→________＋10n(5)5626Fe＋21H―→5727Co＋________答案见解析解析(1)14 7N＋10n―→14 6C＋11H(2)14 7N＋42He―→17 8O＋11H(3)10 5B＋10n―→73Li＋42He(4)94Be＋42He―→12 6C＋10n(5)5626Fe＋21H―→5727Co＋10n其中发现质子的核反应方程是(2)．发现中子的核反应方程是(4)．质子与中子的发现1．(多选)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．原子核的组成、核反应方程2．(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．若为中性原子，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，质子数和中性原子核外电子数均相同，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．3．(多选)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：2713Al＋42He→X＋10n.下列判断正确的是( )A.10n是质子B.10n是中子C．X是2814Si的同位素D．X是3115P的同位素答案BD解析由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，X是3015P，故选项C错误，选项D正确；10n是中子，故选项A错误，选项B正确．4．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li―→2y y＋14 7N―→x＋17 8Oy＋94Be―→z＋12 6Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是( )A．α粒子 B．质子 C．中子 D．电子答案 C解析把前两个方程化简，消去x，即14 7N＋73Li＝y＋17 8O，可见y是42He，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子10n.因此选项C正确．(时间：60分钟)题组一对质子、中子的理解1．(多选)关于原子核结构，下列说法正确的是( )A．原子是构成物质的基本单位B．原子核集中了原子的全部正电荷C．所有原子核中都有质子和中子D．原子核的电荷数就等于原子核外的电子数答案BD解析原子不是构成物质的基本单位，原子还可以再分为电子和原子核，A项错误；原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量，原子核的电荷数就等于原子核外的电子数，故B、D项正确；氢原子核中只有质子，故C项错误．2．在垂直于纸面向外的匀强磁场中，从A 处垂直于磁场飞出一批速度相同的中子、质子、电子、α粒子的粒子流，形成如图1所示的径迹，则中子的径迹是________，质子的径迹是________，电子的径迹是________，α粒子的径迹是________．图1答案 ② ③ ① ④解析 中子不带电，在磁场中不偏转，中子的径迹是②；电子带负电，在磁场中由左手定则可判断①为电子的径迹；质子、α粒子带正电，则粒子流向右偏转，再由qvB ＝mv 2R 得R ＝mvqB＝v B ·mq ，比较m q得③为质子的径迹，④为α粒子的径迹． 题组二 对原子核组成及同位素的理解 3．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，故A 对．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.43He B.32He C.42He D.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． 5．两个同位素原子核符号分别为M A X 和NB Y ，则下列正确的是( ) A ．M ＝N B ．A ＝BC ．M －A ＝N －BD ．M －N ＝A －B答案 B解析 同位素原子核具有相同的质子数，不同的中子数，因而质量数也不相同，故选B. 6．(多选)一个原子核为21083Bi ，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个核子答案CD解析根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为210－83＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，因此C、D正确；由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B不正确．7．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原子核内核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与中性原子核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．8．(多选)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．9．(多选)法国里昂的科学家发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”．下列有关“四中子”粒子的说法正确的是( )A．该粒子不显电性B．在周期表中与氢元素占同一位置C．该粒子质量比氢原子小D．该粒子质量数为4答案AD解析由题目中信息可得：此粒子是由四个中子构成的粒子，所以它的核电荷数为零，故A 对，B错；而它的质量数为4，故C错，D对．10．下列说法正确的是( )A.234 90Th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B.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项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；B项的铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错；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，D对．题组三核反应方程11．对于核反应方程：11H＋10n―→21H，下列说法正确的是( )A.11H和21H是两种不同的元素B.11H和21H具有相同的质子数C.11H和21H具有相同的中子数D．核反应中质量数不守恒答案 B解析通过以下表格进行逐项分析：12.1234①31H＋X1→42He＋10n ②14 7N＋42He→17 8O＋X2③94Be＋42He→12 6C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4则以下判断中正确的是( )A．X1是质子B．X2是中子C．X3是电子D．X4是质子答案 D解析根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为21H，A错；X2为11H，B错；X3为10n，C错；X4为11H，D对．13．(多选)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si.下列说法正确的是( )A．核反应方程为p＋2713Al→2814SiB．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和答案AB解析根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为p＋2713Al→2814Si，A正确；核反应过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误．14．一质子束入射到靶核2713Al上，产生核反应：11H＋2713Al→X＋10n，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为________，中子数为________．答案14 13解析根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒，新核X的质子数为1＋13－0＝14，质量数为1＋27－1＝27，所以中子数＝27－14＝13.。

2019人教版高中物理新教材目录必修一第一章运动的描述1.质点参考系2.时间位移3.位置变化快慢的描述－速度4.速度变化快慢的描述－加速度第二章匀变速直线运动的研究1.探究小车速度随时间变化的规律2.匀变速直线运动速度与时间的关系3.匀变速直线运动位移与时间的关系4.自由落体运动第三章相互作用1.重力与弹力2.摩擦力3.作用力和反作用力4.力的合成和分解5.共点力平衡第四章运动和力的关系1. 牛顿第一定律2.实验探究加速度与力和质量的关系3.牛顿第二定律4.力学单位制5.牛顿运动定律的应用6.超重和失重必修2第五章抛体运动1.曲线运动2.运动的合成与分解3.实验：探究平抛运动的特点4.抛体运动的规律第六章圆周运动1.圆周运动2.向心力3.向心加速度4.生活中的圆周运动第七章万有引力与宇宙航行1.行星的运动2.万有引力定律3.万有引力理论的成就4.宇宙航行5.相对论时空观和牛顿力学的局限性第八章机械能守恒定律1.功与功率2.重力势能3.动能和动能定理4.机械能守恒定律5.实验：验证机械能守恒定律必修三第九章静电场及其应用1.电荷2.库仑定律3.电场电场强度4.静电的防止与利用第十章静电场中的能量1.电势能和电势2.电势差3.电势差与电场强度的关系4.电容器的电容5.带电粒子在电场中的运动第十一章电路及其应用1.电源和电流2.导体的电阻3.导体电阻率的测量4.串联电路和并联电路5.实验：练习使用多用电表第十二章电能能量守恒定律1.电路中的能量转化2.闭合电路的欧姆定律3.实验：电池电动势和内阻的测量4.能源与可持续发展第十三章电磁感应与电磁波初步1.磁场磁感线2.磁感应强度磁通量3.电磁感应现象及应用4.电磁波的发现及应用5.能量量子化选修一第一章动量守恒定律1.动量2.动量定理3.动量守恒定律4.实验：验证动量守恒定律5.弹性碰撞和非弹性碰撞6.反冲现象火箭第二章机械振动1.简谐运动2.简谐运动的描述3.简谐运动的回复力和能量4.单摆5.实验：用单摆测重力加速度6.受迫振动共振第三章机械波1.波的形成2.波的描述3.波的反射折射和衍射4.波的干涉5.多谱勒效应第四章光1.光的折射2.全反射3.光的干涉4.用双缝干涉测光的波长5.光的衍射6.光的偏振和激光选修二第一章安培力与洛伦兹力1.磁场对通电导线的作用力2.磁场对运动电荷的作用力3.带电粒子在匀强磁场中的运动4.质谱仪与回旋加速器第二章电磁感应1.楞次定律2.法拉第电磁感应定律3.涡流电磁阻尼和电磁驱动4.互感和自感第三章交变电流1.交变电流2.交变电流的描述3.变压器4.电能的输送第四章电磁振荡与电磁波1.电磁振荡2.电磁场与电磁波3.无线电波的发射和接收4.电磁波谱第五章传感器1.认识传感器2.常见传感器的工作原理及应用3.利用传感器制作简单的自动控制装置选修3第一章分子动理论1.分子动理论的基本内容2.实验：油膜法测油酸分子的大小3.分子运动速率分布规律4.分子动能和分子势能第二章气体固体和液体1.温度和温标2.气体的等温变化3.气体的等压变化和等容变化4.固体5.液体第三章热力学定律1.功热和内能的改变2.热力学第一定律3.能量守恒定律4.热力学第二定律第四章原子结构和波粒二象性1.普朗克黑体辐射理论2.光电效应3.原子的核式结构模型4.氢原子光谱和玻尔的原子结构模型5.粒子的波动性和量子力学的建立第五章原子核 1.原子核的组成2.放射性元素的衰变3.核力与结合能4.核裂变与核聚变5.基本粒子。

原子结构与元素性质-鲁科版选修三教案
1. 概述
本教案通过鲁科版选修三的相关内容，介绍了原子结构和元素性质的基本概念和相关知识点，帮助学生加深理解，掌握相关的基础知识。

2. 原子结构
2.1 原子结构的基本组成
学生需要理解原子结构的基本组成，即原子核和电子，原子核由质子和中子组成，电子围绕原子核不断运动。

2.2 质子、中子和电子的性质和作用
本部分介绍了质子、中子和电子的性质和作用，如质子数和质量数的概念，以及电子在原子中的运动轨道等。

2.3 原子的量子结构
学生需要理解量子理论的基本概念，如波粒二象性、波长、频率等，以及原子的能级、光谱等。

3. 元素性质
3.1 元素周期表
本部分介绍了元素周期表的组成和结构，以及主族、副族、金属、非金属等概念。

3.2 元素的物理和化学性质
学生需要理解元素的物理和化学性质，如原子半径、离子半径、电负性等，以及元素的化合价、化合物的结构和性质等。

3.3 元素周期律和化学反应中的应用
本部分介绍了元素周期律的基本概念和周期表分类，以及化学反应中的应用，如酸碱反应、氧化还原反应等。

4. 总结
通过学习本教案，学生应该掌握原子结构和元素性质的基本概念和相关知识点，巩固相关的基础知识，为后续学习和应用打下基础。

质子的发现1919年，卢瑟福做了用粒子轰击氮原子核的实验，实验装置如图所示，容器C里放有放射性物质A,从A射出的粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使容器C抽成真空后，粒子恰好被F吸收而不能透过，在F后面放一荧光屏S，用显微镜册来观察荧光屏上是否出现闪光．通过阀门T往C里通进氮气后，卢瑟福从荧光屏S上观察到了闪光,把氮气换成氧气或二氧化碳,又观察不到闪光，这表明闪光一定是粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．卢瑟福把这种粒子引进电场和磁场中，根据它在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，确定它就是氢原子核,又叫做质子，通常用符号表示．这个质子是粒子直接从氮核中打出的，还是粒子打进复核后形成的复核发生衰变时放出的呢?为了弄清这个问题,英国物理学家布拉凯特又在充氮的云室里做了这个实验．如果质子是粒子直接从氮核中打出的，那么在云室里就会看到四条径迹：放射粒子的径迹、碰撞后散射的．粒子的径迹、质子的径迹及抛出质子后的核的反冲径迹．如果粒子打进氮核后形成一个复核，这复核立即发生衰变放出一个质子，那么在云室里就能看到三条径迹：入射粒子的径迹、质子的径迹及反冲核的径迹(见左上图）．布拉凯特拍摄了两万多张云室照片，终于从四十多万条“粒子径迹的照片中,发现有八条产生了分叉（见下图）．分叉的情况表明,这第二种设想是正确的．从质量数守恒和电荷数守恒可以知道产生的新核是氧17，核反应方程如下：在云室的照片中,分叉后细而长的是质子的径迹，短而粗的是反冲氧核的径迹．后来，人们用同样的方法使氟、钠、铝等核发生了类似的转变,并且都产生了质子．由于各种核里都能轰击出质子，可见质子是原子核的组成部分．尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。

文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进步，成长。

原子结构★新课标要求（一）知识与技术1．了解天然放射现象及其规律。

2．明白三种射线的本质，和如何利用磁场区分它们。

3．明白原子核的组成，明白核子和同位素的概念。

（二）进程与方式1．通过观察，试探，讨论，初步学会探讨的方式。

2．通过对知识的理解，培育自学和归纳能力。

（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。

★教学重点天然放射现象及其规律，原子核的组成。

★教学难点明白三种射线的本质，和如何利用磁场区分它们★教学方式教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排 1 课时★教学进程（一）引入新课教师：本节课咱们来学习新的一章：原子核。

本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理研究的是原子核的组成及其转变规律，是微观世界的现象。

让咱们走进微观世界，一路探索其中的奥秘！咱们已经明白，原子由什么微粒组成啊？学生回答：原子由原子核与核外电子组成。

点评：由原来的知识引入新课，对新的一章有一个大致的了解。

教师：那原子核内部又是什么结构呢？原子核是不是能够再分呢？它是由什么微粒组成？用什么方式来研究原子核呢？学生试探讨论。

点评：带着问题学习，激发学习热情教师：人类熟悉原子核的复杂结构和它的转变规律，是从发觉天然放射现象开始的。

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

居里和居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各类矿石进行了深切研究，又发觉了发射性更强的新元素。

其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（Po），另一种命名为镭（Ra）。

学生一边听，一边看挂图。

点评：配合挂图，展示物理学进展史上的有关事实，树立学生对科学研究的正确态度。

（二）进行新课1．天然放射现象（1）物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。

元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象．具有放射性的元素称为放射性元素．（2）放射性不是少数几种元素才有的，研究发觉，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．学生一边听，一边看书。

第1节 原子核结构1.了解质子和中子的发现过程．(重点＋难点)2.知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念．3．了解核反应的概念，会书写核反应方程．(重点)一、质子和中子的发现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.中子的发现卢瑟福依据什么猜想原子核中存在着中子？提示：元素的原子核的质量大体上是质子质量的整数倍，但原子核的电荷数仅仅是质量数的一半或更少一些．二、原子核的组成 1.原子核组成由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子、中子统称为核子，原子核常用符号A Z X 表示． X 表示元素符号，A 表示质量数，Z 表示核电荷数．基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数．质量数＝质子数＋中子数＝核子数． 2.同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H 、21H 、31H. 3.核反应方程(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．核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子．(2)意义：能够用人工方法改变原子核．(3)书写核反应方程遵循的原则：核反应满足反应前、后核电荷数和质量数都守恒． (4)卢瑟福发现质子的核反应方程：42He ＋14 7N →17 8O ＋11H ． 查德威克证实中子存在的核反应方程：94Be ＋42He →12 6C ＋10n ．(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子．( )(2)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．( )(3)同位素具有不同的化学性质．( )提示：(1)× (2)√ (3)×质子和中子的发现1.质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，结果从氮核中打出了一种粒子，并测定了它的电荷与质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子，后来人们又从其他原子核中打出了质子，故确定质子是原子核的组成部分．2.中子的发现(1)1920年卢瑟福预言：原子核内可能还存在质量跟质子相近的不带电的中性粒子，并将其称为中子．(2)1930年德国物理学家博特和他的学生贝克利用α粒子轰击铍时发现了一种穿透力极强的射线，1932年约里奥·居里夫妇对这种射线进行了研究，并发现如果用这种射线轰击石碏，能从石蜡中打出质子．由于旧观念的影响，他们都把这种射线认为是γ 射线，而实际上是中子流．(3)查德威克的发现：1932年，查德威克对这种射线进行了研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，这种粒子正是卢瑟福猜想的中子，从而确定中子也是原子核的组成部分．如图为卢瑟福发现质子的实验装置，M 是显微镜，S 是荧光屏，窗口F 处装铝箔，氮气从阀门T 充入，A 是放射源，在观察由质子引起的闪烁之前需进行必要调整的是( )A ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上能见到α粒子引起的闪烁B ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上见不到质子引起的闪烁C ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上能见到质子引起的闪烁D ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上见不到α粒子引起的闪烁[思路点拨] 从实验目的出发，结合选项，看是否能达到实验目的．[解析] 实验目的是观察α粒子轰击氮核产生新核并放出质子，所以实验前应调整铝箔的厚度，恰使α粒子不能透过，但质子仍能透过，故选D.[答案] D如图为查德威克实验示意图．由天然放射性元素Po 放出的α射线轰击铍时会产生粒子流A ，用粒子流A 轰击石蜡时，会打出粒子流B ，经研究知道()A ．A 为中子，B 为质子B ．A 为质子，B 为中子C ．A 为γ 射线，B 为中子D ．A 为中子，B 为γ 射线解析：选A.不可见射线(即粒子流)A 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，轰击石蜡的不可见射线应该是中子，故A 正确．原子核的组成及核反应方程1.原子核(符号AZ X)原子核⎩⎪⎨⎪⎧大小：很小，半径为10－15～10－14 m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e ＝＋1.6×10－19 C 质量m p ＝1.6726231×10－27 kg 中子：电量e ＝0 质量m n ＝1.6749286×10－27 kg 同位素：质子数相同，中子数不同的原子 2.基本关系核电荷数＝质子数＝原子序数质量数＝质子数＋中子数＝核子数3.核反应、核反应方程(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头方向表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据核电荷数守恒和质量数守恒凭空杜撰生成物．(3)书写核反应方程时，应先将已知的原子核和未知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置，然后再根据质量数守恒和核电荷数守恒确定未知的原子核或未知粒子的质量数和核电荷数，最后根据其核电荷数确定是哪种元素或粒子，在适当位置填上它们的符号．本题中用大写字母代表原子核．E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：E ――→αF ――→βG ――→αH ；另一系列衰变如下：P ――→βQ ――→βR ――→αS.已知P 是F 的同位素，则( )A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素C ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素[解析] y x E →y －4x －2F ＋42He ，y －4x －2F →y －4x －1G ＋ 0－1e ，y －4x －1G →y －8x －3H ＋42He ； z x －2P → z x －1Q ＋ 0－1e ， z x －1Q →z x R ＋ 0－1e ，z x R →z －4x －2S ＋42He.同位素具有相同的质子数和不同的中子数，由核衰变方程式中各原子核的上下标可得到R 是E 的同位素，S 是F 和P 的同位素，Q 是G 的同位素，所以B 选项正确．[答案] B解决此类题一般从核衰变方程入手，正确地写出核衰变方程是解决此类题的关键．[随堂检测]1.卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是( )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更少一些D ．质子和中子的质量几乎相等解析：选C.卢瑟福预言中子的存在的依据是原子核的质量大约是质子质量的整数倍，而核电荷数却是原子核质量数的一半或更少一些，C 正确．2.关于以下各个核反应方程，说法正确的是( )A.14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 是卢瑟福发现质子的核反应方程B.2311Na ＋21H ―→2411Na ＋11H 是卢瑟福发现质子的核反应方程C.94Be ＋42He ―→12 6C ＋10n 是卢瑟福预言存在中子的核反应方程D.10 5B ＋42He ―→13 7N ＋10n 是查德威克发现中子的核反应方程解析：选A.卢瑟福发现质子的核反应方程为14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H ，查德威克发现中子的核反应方程为94Be ＋42He ―→12 6C ＋10n.所以A 正确，B 、C 、D 错误．3.(多选)32He 可以作为核聚变材料．下列关于32He 的叙述正确的是( ) A.32He 和31H 互为同位素B.32He 原子核内中子数为1C.32He 原子核外电子数为2D.32He 代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子解析：选BC.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 不正确；32He 核内中子数为1，B 正确；32He 原子核外电子数为2，C 正确；32He 代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子核，D 不正确．4.两个同位素原子核的符号分别是MA X 和NB Y ，那么( ) A ．M ＝NB ．A ＝BC ．M －A ＝N －BD ．M ＋N ＝A ＋B解析：选B.具有相同质子数不同中子数的同一元素互称同位素，所以A ＝B .5.1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素20278Pt.制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶94Be 产生快中子；(2)用快中子轰击汞204 80Hg ，反应过程可能有两种：①生成202 78Pt ，放出氦原子核；②生成202 78Pt ，放出质子、中子．写出上述核反应方程式．解析：根据质量数守恒和核电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．(1)94Be ＋11H ―→95B ＋10n. (2)204 80Hg ＋10n ―→202 78Pt ＋32He20480Hg ＋10n ―→202 78Pt ＋211H ＋10n. 答案：见解析[课时作业]一、单项选择题1.关于质子与中子，下列说法中错误的是( )A ．原子核由质子和中子组成B ．质子和中子统称核子C ．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在D ．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在解析：选 C.原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，卢瑟福发现了质子并预言了中子的存在，故A 、B 、D 项叙述正确，C 项错误．所以选C.2.最近国外科技杂志报道，将6228Ni 和208 82Pb 经核聚变并释放出一个中子后，生成第110号元素的一种同位素，该同位素的中子数是( )A ．157B ．159C ．161D ．163解析：选B.根据质量数与电荷数守恒，写出核反应方程：6228Ni ＋208 82Pb ―→269110Y ＋10n ，则Y的中子数为269－110＝159.3.下列说法正确的是( )A.23490Th 为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B.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解析：选D.A 项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A 错；B 项铍核的质子数为4，中子数为5，所以B 错；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，D 对．4.α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核(178O)．在这个氧原子核中有( )A ．9个质子B ．17个电子C ．8个中子D ．8个质子 解析：选D.根据原子核的构成，核电荷数为8，即质子数为8，质量数为17，所以中子数为17－8＝9，正确选项为D.5.下面列出的是一些核反应方程：3015P ―→3014Si ＋X ，94Be ＋21H ―→10 5B ＋Y ，42He ＋42He ―→73Li＋Z ，其中( )A ．X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子B ．X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子C ．X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子D ．X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子解析：选D.由电荷数守恒和质量数守恒可知，核反应方程为：3015P ―→3014Si ＋01e ，94Be ＋21H →10 5B ＋10n ，42He ＋42He ―→73Li ＋11H.故选项D 正确．6.一种元素的两种同位素的原子核A 和B ，以相同的动能垂直于磁场的方向进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动．则A 、B 的轨道半径应( )A ．与核子数成正比B ．与核子数的平方根成正比C ．与质子数成正比D ．与质子数的平方根成正比解析：选B.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，半径R ＝mv qB ＝2mE k qB .同位素A 、B的原子核的带电荷量相同， 质量m 与核子数成正比，故半径与核子数的平方根成正比．二、多项选择题7．下列说法中正确的是( )A ．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B ．原子核中的质子数，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核电荷跟质子电荷之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子解析：选CD.原子中除了带负电的电子外，还有带正电的质子，故A 错误；对于中性原子来说原子核中的质子数才跟核外电子数相等，故B 错误；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核电荷跟质子电荷之比，才确定原子核内必定还有别的中性粒子，故D 正确．8．氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，则下列说法中正确的是( )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解析：选ABD.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 选项正确，C 选项错误；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，D 选项正确．9.用α粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中不正确的是( )A ．A 是α粒子的径迹，B 是质子的径迹，C 是新核的径迹B ．B 是α粒子的径迹，A 是质子的径迹，C 是新核的径迹C ．C 是α粒子的径迹，A 是质子的径迹，B 是新核的径迹D ．B 是α粒子的径迹，C 是质子的径迹，A 是新核的径迹解析：选ABC.α粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是α粒子，所以B 是α粒子的径迹．产生的新核质量大而电离作用强，所以径迹粗而短，故A 是新核的径迹．质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为A 、B 、C.10.三个原子核X 、Y 、Z ，X 核放出一个正电子后变为Y 核，Y 核与质子发生核反应后生成Z 核并放出一个氦核(42He)．则下面说法正确的是( )A ．X 核比Z 核多两个质子B ．X 核比Z 核少一个中子C ．X 核的质量数比Z 核的质量数大4D ．X 核与Z 核的总电荷数是Y 核电荷数的2倍解析：选AD.设X 原子核的质量数为A ，核电荷数为B .由质量数守恒和电荷数守恒可得AB X ―→01e ＋ A B －1Y ， A B －1Y ＋11H ―→42He ＋A －3B －2Z.可见 A B X 比 A －3B －2Z 的质子数多2个，A 对；A B X 比A －3B －2Z 的中子数多一个，B 错；A B X 比A －3B －2Z 的质量数大3，C 错；A B X 与A －3B －2Z 的总核电荷数为(2B －2)，显然是 AB －1Y 的核电荷数(B －1)的2倍，D 对．故正确答案为A 、D.三、非选择题11.现在，科学家正在设法探寻“反物质”．所谓的“反物质”是由“反粒子”组成的，“反粒子”与对应的正粒子具有相同的质量和电荷量，但电荷量的符号相反，据此，反α粒子的质量数为__________，电荷数为________．解析：α粒子是氦核，它由两个质子和两个中子构成，故质量数为4，电荷数为2.而它的“反粒子”质量数也是“4”，但电荷数为“－2”．答案：4 －212.一个中子以1.9×107 m/s 的速度射中一个静止的氮核147N ，并发生核反应，生成甲、乙两种新核，它们的运动方向与中子原来的运动方向相同，测得甲核质量是中子质量的11倍，速度是1×106 m/s ，乙核垂直进入B ＝2 T 的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R ＝0.02 m ，已知中子质量m ＝1.67×10－27 kg ，e ＝1.6×10－19 C ，求乙核是何种原子核？并写出核反应方程．解析：设乙核质量为m 乙，甲核质量为m 甲＝11m ，氮核质量为14m ，则由核反应过程中质量数守恒知，乙核质量数为14＋1－11＝4，即m 乙＝4m ，由动量守恒定律有mv 0＝m 甲v 甲＋m 乙v 乙，解得v 乙＝mv 0－m 甲v 甲m 乙＝m ×1.9×107－11m ×1×1064mm/s ＝2×106 m/s.设乙核的电量为q ，则由R ＝mv qB 得，q ＝m 乙v 乙BR ＝4×1.67×10－27×2×1062×0.02C ＝3.34×10－19 C ＝2e ，即乙核的电荷数为2，则乙核为氦核42He ，甲核为硼核11 5B ，核反应方程为10n ＋14 7N ―→ 11 5B ＋42He.答案：42He 10n ＋14 7N ―→11 5B ＋42He。

3.1 原子核结构★新课标要求（一）知识与技能1．知道中子及其发现。

2．知道质子及其发现。

3．知道原子核的组成。

（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。

★教学重点质子和中子，原子核的组成。

★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排 1 课时★教学过程（一）引入新课教师：本节课我们来学习新的一章：原子核。

本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理研究的是原子核的组成及其变化规律，是微观世界的现象。

让我们走进微观世界，一起探索其中的奥秘！我们已经知道，原子由什么微粒组成啊？学生回答：原子由原子核与核外电子组成。

点评：由原来的知识引入新课，对新的一章有一个大致的了解。

教师：那原子核内部又是什么结构呢？原子核是否可以再分呢？它是由什么微粒组成？用什么方法来研究原子核呢？学生思考讨论。

点评：带着问题学习，激发学习热情一、质子的发现1919年，卢瑟福做了用粒子轰击氮原子核的实验，实验装置如图所示，容器C里放有放射性物质A，从A射出的粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使容器C抽成真空后，粒子恰好被F吸收而不能透过，在F后面放一荧光屏S，用显微镜册来观察荧光屏上是否出现闪光．通过阀门T往C里通进氮气后，卢瑟福从荧光屏S上观察到了闪光，把氮气换成氧气或二氧化碳，又观察不到闪光，这表明闪光一定是粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．卢瑟福把这种粒子引进电场和磁场中，根据它在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫做质子，通常用符号表示．这个质子是粒子直接从氮核中打出的，还是粒子打进复核后形成的复核发生衰变时放出的呢?为了弄清这个问题，英国物理学家布拉凯特又在充氮的云室里做了这个实验．如果质子是粒子直接从氮核中打出的，那么在云室里就会看到四条径迹：放射粒子的径迹、碰撞后散射的．粒子的径迹、质子的径迹及抛出质子后的核的反冲径迹．如果粒子打进氮核后形成一个复核，这复核立即发生衰变放出一个质子，那么在云室里就能看到三条径迹：入射粒子的径迹、质子的径迹及反冲核的径迹（见左上图）．布拉凯特拍摄了两万多张云室照片，终于从四十多万条“粒子径迹的照片中，发现有八条产生了分叉(见下图)．分叉的情况表明，这第二种设想是正确的．。