2014-2015学年高中物理 191原子核的组成课件 新人教版选修3-5解析

穿透能力___较__强______ 能穿透几__毫__米____厚的____铝___板
穿透能力__很__强_____ 能穿透几__厘__米____厚的___铅____板 和几十__厘___米____厚的__混___凝___土__
思考：在磁场和电场中的三束射线分别是什么射线？
例2、图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的 射线在电场中的作用下分为a、b、c三束，以下判断正确
例1、天然放射现象说明（ B ）
A. 原子不是单一的基本粒子 B. 原子核不是单一的基本粒子 C. 原子内部大部分是空的 D. 原子是由带正电和带负电的基本粒子组成的
通过（三种射线.swf）分析： 1. 在磁场中：
观察到的现象是什么？分析三种射线的电性。 2. 在电场中：
观察到的现象是什么？分析三种射线的电性。
学”）性质不同。
(3)常见的同位素：
①氢的三种同位素：__氕____、__氘____、__氚____； 符号分别是：___11_H__、__21_H___、__31_H___。
②铀核的同位素：238 92
U、
U 235 92
思考：

235 92
U
是
238 92
U的一种同位素，29325
U它的核子数、
质子数和中子数分别是多少？
例4、关于质子和中子，下列说法正确的是（ ABC ） A.原子核由质子和中子构成 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
例5、据最新报道，放射性同位素钬
166 67
Ho，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
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：三种射线”

yyαβ＝qqαβ·mmβα·vvαβ22＝21×1 8440×（（00..919cc））22≈318.由此可见，C 项错误，D 项正确．
【答案】 AD
如图所示，一天然放射性物质射出三 种射线，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( )
3．(2012·上海)某种元素具有多种同位素，反映这些同位素 的质量数 A 与中子数 N 关系的图是( )
解析 某种元素中质子数与中子数基本相当，质量数等于质 子数与中子数之和，因此当中子数 N 增多时，质量数 A 也会增 大，因此 A、D 两项错误，只能从 B、C 两项中选，又因为氢原 子中只有一个质子，无中子，也就是中子数 N 为零时，质量数 A 不为零，因此只有 B 项正确．
【解析】 氦 4 核中有 2 个质子，2 个中子，故 A 项正确； 氦 4 核与氦 3 核是互为同位素，故 B 项错误；410Be 中的质子数 比中子数少 2，故 C 项错误；1430Si 的质子数比中子数少 2，故 D 项正确，故选 A、D 两项．
【答案】 AD
概念理解 对同位素的理解
原子核内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，同位素的质 子数相同，核外电子数也相同，所以具有相同的化学性质，但它 们的中子数不同，所以它们的物理性质不同．
A．a 为电源正极，到达 A 板的为 α 射 线
B．a 为电源正极，到达 A 板的为 β 射线 C．a 为电源负极，到达 A 板的为 α 射线 D．a 为电源负极，到达 A 板的为 β 射线
解析 从图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到

19
20 19
39
19
21 19
40
19
21 18
40
17
18 17
35
17
18
18
35
二、元素、核素与同位素
具有相同核电荷数（质子数）的 同类原子的总称
① 同类包括质子数相同的各种不同原子、以 及各种状况下的原子或者离子（包括游离态 和化合态）
如 H H+ H- 都表示氢元素 ② 决定元素种类的因素：核电荷数（质子数）
质量数：将原子核内所有的质子和中子的 相对质量取整数，加起来所得的数值。
质量数=质子数+中子数
3、原子的表示
X表示元素符号
A Z
XHale Waihona Puke Z表示原子的质子数A表示原子的质量数
O 16
8
He 4
表示质量数为4，原子核内有2个质子和2
2
中子的氦原子
12 6
C
表示质量数为12，原子核内有6个质子和 6个中子的碳原子。
相对质量 1.007
近似整数值
1
计
电量/C 1.602×10-19
中子 1.675 ×10-27
1.008 1
0 电性关系：
电子 9.109 ×10-31
1/1836 忽略不
1.602×10-19
核电荷数 = 质子数 = 核外电子数
我们又知道原子显电中性，从中可以得到什 么结论？
1、微粒间的数量关系
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
2、质量数

所示。
图 19-1-2
根据 qvB＝mRv2得 R＝mqBv∝mqv
所以，在同样条件下 β 粒子与 α 粒子的轨道半径之比为
1 99 RRαβ＝1 8436×10c0c×2ee＝3171。
10
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。
2．原子核的符号和数量关系 (1)符号：AZX。 (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．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 常用这个整数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数。
到达O点的射线 β α
γ γ
到达P点的射线 α β β α
[思路点拨] 解答此题应注意以下两点： (1)能够穿过厚纸板的只有 β 和 γ 射线，α 射线无法穿过。 (2)γ 射线不偏转，β 射线在磁场中的偏转情况符合左手 定则。
[解析] R 放射出来的射线共有 α、β、γ 三种，其中 α、β 射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用，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。
原子核的组成与数量关系
1．原子核的大小、组成和同位素
大小：很小，半径为10－15～10－14 m

三、原子核的组成
1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子击 氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子。
根据这种粒子在电场和磁场中的偏转、 测出了它的质量和电荷，原来它就是氢原 子核，叫做质子，用p表示。以后，人们用 同样的方法从、钠、铝等原子核中都打出 了质子，由此断定，质子是原子核的组成 部分。（和汤姆孙发现电子类似）
第十九章 原子核
核电站
核能是蕴被在原子核内部的能量。核能的发现
是人们探索微娲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。核能的 利用可以缓解常规能源的短缺。
1991年，我国自行设计建造的秦山核电成功地 井网发电，使我国成为塞美、英、法、苏和瑞典之 后能够独立建造核电站的第六个国家。
①核电荷数Z=质子数=原子序数=荷外电子数
②质量数A=核子数=质子数+中子数
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。
U 235
92
——铀原子核
有92个质子，143个中子。质量数为235
6、几种常用的原子核的表示
α粒子
4 2
He
中子
1 0
n
质子 11H
电子
0 1
α射线，β射线都是高速运动的粒子，能量很高， Y射线是波长很短的光子，能量也很高。从原子内 部能够射出这样高能的粒子，这使科学家们意识到 原子核是一个能量的宝库。
深入研究表明，放射性现象中放出的三种 射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的， 这表明原子核也有内部结构。
原子核内究竟还有什么结构？原子核又是 由什么粒子组成的呢？这是个很复杂的问题， 直到目前原子核内部的细微组成情况仍是科学 研究的尖端项目之一。现在我们只是粗浅地、 简单地介绍原子核内部的基本组成情况。

第十九章
原子核
第十九章 原子核
〔情 景 切 入〕 我们已经知道，原子是由原子核和核外电子组成的。天然放射现象让人们 认识到小小的原子核也具有复杂的结构，原子核内蕴藏着巨大的能量。你想了 解原子核的奥秘吗？让我们一起走进核世界吧。
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第十九章 原子核
〔知 识 导 航〕 本章从天然放射现象入手，通过研究三种射线(α射线、β射线、γ射线)的性 质及来源，揭示原子核内部是有结构的，卢瑟福揭示了原子核是由质子、中子 组成的。
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第十九章 原子核
知识点 3 原子核的组成 1．质子的发现
质子
原子核
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第十九章 原子核
2．中子的发现
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第十九章 原子核
3．原子核的组成 (1)原子核由__质__子____和__中__子____组成，组成原子核的__质__子____和___中__子___ 统称为核子。 (2)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。 (3)核电荷数＝质子数(Z)＝元素的_原__子__序__数_____＝核外电子数。 4．同位素 具 有 相 同 的 __质__子__数____ 而 ___中__子__数___ 不 同 的 原 子 ， 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。
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
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第十九章 原子核
解析：α带正电，β带负电，γ不带电，γ射线在磁场中一定不偏转，②⑤为γ 射线；如左图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，①为β射线，③为α 射线；在如右图所示磁场中，由左手定则判断，α射线向左偏，β射线向右偏， 即④为α射线，⑥为β射线，故正确选项是C。

第十九章 原子核
第1节 原子核的组成
[学习目标] 1.知道什么是放射性及放射性元素。知道三种 射线的本质及其特征。
2.了解原子核的组成，会正确书写原子核符号。 3.理解同位素的概念。 4.通过对原子核结构模型的探究，体会物理学的研究方 法。
[知识定位] 重点：1.天然放射现象。 2.三种射线的特性及本质。 3.原子核的构成。 难点：1.三种射线的本质特征和区分方法。 2.原子核的组成。
二、射线到底是什么 1．三种射线 在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在 磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是_带__电__粒__子__流___，另一 束在磁场中_不__偏__转___，说明这一束不带电，这三束射线分别叫 做α射线、β射线、γ射线。
2．三种射线的比较
射线种类 实质 速度
(1)上面的印相纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？ (2)下面的印相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。
解析：(1)两个暗斑，分别是β、γ射线的痕迹，因这两种射 线穿透性强。
(2)由H＝vt, s＝12at2，a＝qmE，所以sα∶sβ＝5∶184。
答案：(1)2，分别是β、γ射线的痕迹 (2)5∶184
6. 原子核的符号
A Z
X，其中X表示元素的符号，A表示核的_质__量__数___，Z表示
核的_电__荷__数___。
7. 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，它们互称为同__位__素____。
1．放射性元素发出的射线强度可以人工控制吗？ 提示：不可以。放射性不受人工控制，是天然的。
2．怎样利用电场、磁场判断三种射线的性质？ 提示：让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。让三种射线通过匀强磁场，则γ射 线不偏转，说明不带电；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。

人们认识原子 核的结构就是 从天然放射性 开始的。
天然放射现象
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含 铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿 透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为 放射性．具有发射性的元素称为放射性元素．元素 这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象．
钡铀云母
放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子 核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构。那么原 子核内究竟还有什么结构？原子核又是又什么粒子组
成的？这就是下面继续讨论的问题。
原 子 核 的 组 成
1．质子的发现
14 7
N He O H
4 2 17 8 1 1
2．中子的发现
9 4
[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．
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：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？
三种射线的比较法 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．
纸就能把它挡住．
高速电子流 ，它速度很大，可达光速的 99%， (2)β 射线：是____________ 电离 能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透 它的穿透能力较强，______ 铝板 ． 几毫米厚的______ 电磁波 ，波长很短，在 10 (3)γ 射线：呈电中性，是能量很高的_______

问题探索 ◆想一想 问题 1 天然放射现象使人们认识到原子核是有结构的，为什么 说射线来自原子核的内部？为什么说原子核是可分的？是有结构的？
提示： 因为实验发现，任何一种具有放射性的元素，无论它是以单质形 式存在还是以化合物形式存在，都具有放射性，而且放射性的强度也 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的核外 电子，这说明射线与核外电子无关，也就是说射线来自原子核的内部， 从而说明原子核是可分的，是有结构的．
特别提醒 (1)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． (2)β 射线的电子是从原子核中放出来的，并不是从原子核外的电 子中放出来的．
1 新情境·激趣引航 通过上一章的学习，我们已经知道，原子是由电子和原子核组成 的，原子核处于原子的中心，体积很小，那么原子核有没有结构，它 又是由什么组成的呢？下面我们就来学习这方面的知识．
2 新知识·预习探索 学习目标
1.了解放射性及放射性元素的概念． 2.理解三种射线的形成及本质，知道三种射线的特点． 3.了解原子核的组成，知道原子核的表示方法． 4.理解同位素的概念．
问题 2 一个铅原子质量数为 207，原子序数为 82，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)．
3．原子核的组成：由质子和中子组成．因此它们统称为核子． 4．原子核的电荷数：等于原子核的质子数即原子的原子序数． 5．原子核的质量数：等于质子数和中子数的总和． 6．原子核的符号：AZX 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． 7．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，因而互称为同位素，例如氢的同位素11H、21H、 31H.

2．α、β、γ三种射线的比较：
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 中子统称为 核子． 组成，质子和
α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作 用，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
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，如图所示．则图中的射线a为__________射线，射 线b为__________射线．
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· 居里发现了两种放性性更 强的新元素，命名为 钋(Po)和镭(Ra)．
二、射线到底是什么 1．三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分成三 束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是带电 粒子流，另一束在磁场中不偏转，说明这一束不带电，这三束 射线分别叫做α射线、β射线、γ射线．
第 十 九 章
原子核
一
原子核的组成
自 主 预 习
学习目标 1.明白放射性和放射性元素的概 念．
目标解读
重点：三种射线的性质和原
2．能说出原子核的组成，能记住 子核的组成． 三种射线的特性． 3．会正确书写原子核符号. 难点：三种射线的性质.

-1
电荷数
O16 2-
82
原子个数
人民教育出版社 高二 |选修3-5
填表：
人民教育出版社 高二 |选修3-5
微粒 质量数 质子数 中子数 电子数
氯原子 35
17
18
17
钠离子 23
11
12
10
硫离子 32
16
16
18
8350Br
80
35
45
35
人民教育出版社 高二 |选修3-5
1、质子数为6中子数为6的原子
第十九章 原子核
原子核的组成
人民教育出版社 高二 | 选修3-5
认 识 原 子 核
人民教育出版社 高二 |选修3-5
人民教育出版社 高二 |选修3-5
提出问题：
1. 原子是化学变化中的最小微 粒。原子的特点是什么？
2.原子是否能再分呢？如能再分， 它由哪些微粒组成呢？
1. 原子的构成
人民教育出版社 高二 |选修3-5
12 06
C
2、质子数为11中子数为12的原子2131 Na
3、质子数为1质量数为1的原子
01 01
H
4、质子数为1中子数为1的原子
02 01
H
5、质量数为3中子数为2的原子
03 01
H
6、质子数为17中子数为18的原子3175 Cl
7、质量数为37中子数为20的原子 37
17
Cl
人民教育出版社 高二 |选修3-5构成原来自 的粒子电子原子核
质子
中子
电性和电 1个电子带一个 1个质子带一
量
单位负电荷 个单位正电荷 不显电性
质量 /kg