高中物理选修3-5教学设计 3.1 原子核结构 教案
- 格式:doc
- 大小:53.00 KB
- 文档页数:5
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)。
第一节原子核的组成一、核心素养通过《原子核的组成》的学习过程,引导学生树立正确的、严谨的科学研究态度。
树立辨证唯物主义的科学观和世界观。
二、教学目标1.知道什么是放射性及放射性元素;2.知道三种射线的特性;3.知道原子核的组成,会正确书写原子核的符号;4.通过核结构模型的探究,经历分析和解决问题的过程,体会物理学的研究方法。
三、教学重点:天然放射现象及其规律,原子核的组成。
四、教学难点知道三种射线的性质和原子核的组成。
五、教学活动【导入】现在我们已经知道原子是由原子核和核外电子组成,原子核是由质子和中子组成。
在我们最开始研究原子核内部的信息时,最早是来自天然放射现象。
人们从破解天然放射现象入手。
今天我们也从“天然放射现象”入手,逐步揭开原子核的神秘面纱。
【问题1】看书第65页,“天然放射现象”一部分,并完成讲学稿。
(一)天然放射现象1.放射性:物质发射射线的性质称为放射性。
2.放射性元素:具有放射性的元素,称为放射性元素。
3.放射性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,都能自发的放出射线,原子序数小于83的元素,有的也具有放射性。
4.天然放射现象:放射性元素自发地放出射线的现象,叫做天然放射现象。
贝可勒尔发现了天然放射现象。
天然放射现象说明了原子核具有复杂结构,原子核还可再分。
例1、天然放射现象说明:(BC )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【问题2】通过课件分析:1.在磁场中:观察到的现象是什么?分析三种射线的电性。
答:三束射线中有两束发生偏转,左偏的带正电,右偏的带负电,不偏的不带电。
2.在电场中:观察到的现象是什么?分析三种射线的电性。
答:三束射线中有两束发生偏转,左偏的带负电,右偏的带正电,不偏的不带电。
【问题3】看书第65页,“射线到底是什么”一部分,分组讨论进行总结,填入表格。
高中物理原子的结构教案
教学目标:
1. 了解原子的基本结构和组成部分;
2. 掌握原子中质子、中子和电子的数量和相互关系;
3. 探索原子的能级和电子分布规律。
教学重点:
1. 原子的基本组成部分;
2. 质子、中子和电子的数量和电子分布规律。
教学难点:
1. 原子的转化和电子的能级和轨道;
2. 电子在原子中的分布规律。
教学准备:
1. 实验仪器:示波器、X射线仪;
2. 实验材料:钨丝、钠灯等。
教学过程:
一、导入(5分钟)
教师通过引入实验,引发学生对原子结构的兴趣,带领学生进入本节课内容。
二、概念讲解(15分钟)
1. 原子的组成部分:质子、中子、电子;
2. 质子、中子的作用和数量;
3. 电子的能级和轨道结构。
三、实验操作(20分钟)
学生根据老师的指导,使用X射线仪等实验仪器,观察原子内部结构的特点,了解质子、中子和电子的性质。
四、小组讨论(10分钟)
学生分组讨论原子内部结构的规律和特点,探讨电子的分布规律和轨道结构。
五、解析总结(10分钟)
教师总结本节课的重点内容,澄清学生对原子结构的认识,帮助学生掌握关键知识点。
六、作业布置(5分钟)
布置相关作业,让学生巩固课堂所学知识,提前预习下节课内容。
教学反思:
通过本节课的教学活动,学生对原子的基本结构和组成有了初步的了解,能够区分质子、中子、电子在原子中的作用和数量关系。
但在电子的能级和轨道结构理解上,部分学生仍有困难,需要在后续教学中加强相关知识点的讲解和实验操作。
高中物理原子结构教案一、教学目标1. 了解原子的基本结构,包括原子核、电子云和质子、中子的性质;2. 理解原子序数、元素符号和相对原子质量的概念;3. 掌握原子的电子排布规律,包括主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数;4. 理解原子的稳定性和化学性质。
二、教学内容1. 原子的基本结构:原子核和电子云;2. 原子核的组成:质子和中子;3. 原子的基本参数:原子序数、元素符号和相对原子质量;4. 原子的电子排布规律:主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数;5. 原子的稳定性和化学性质。
三、教学重点和难点1. 原子的基本结构和组成;2. 原子的电子排布规律。
四、教学方法1. 讲授:通过讲解理论知识,梳理原子结构的基本概念;2. 实验:进行一些原子结构相关的实验,如原子核实验和电子排布实验;3. 讨论:引导学生参与讨论和思考,帮助学生深入理解原子结构的概念。
五、教学过程1. 引入:通过引入实际生活中的事例,引起学生对原子结构的兴趣;2. 讲解:讲解原子的基本结构和组成,介绍原子的基本参数和电子排布规律;3. 实验:进行实验,让学生亲自操作观察原子结构的实验现象;4. 讨论:与学生一起讨论原子的稳定性和化学性质,引导学生探讨原子结构的深层次问题;5. 总结:总结本节课的重点内容,巩固学生对原子结构的理解。
六、作业布置1. 阅读相关教材,巩固对原子结构的概念;2. 完成相关习题,提升对原子结构的运用能力;3. 准备下节课的课前预习。
七、教学反馈1. 对学生的作业进行评分,及时反馈学生的学习情况;2. 听取学生的意见和建议,及时调整教学方法和内容;3. 总结本节课的教学效果,为下节课的教学做好准备。
以上为高中物理原子结构教案范本,仅供参考。
原子核的组成教学目标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.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.教具准备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.引入新课通过上一章的学习,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.教学过程一、天然放射性现象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,如图所示.2.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q m 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). (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.。
2019粤教版选修(3-5)3.1《敲开原子的大门》word 学案【学习目标】(1)了结汤姆生发现电子的历史过程。
(2)知道什么是阴极射线,了解他的实质。
(3)体会研究阴极射线的方法。
【学习重点】电子发现的方法和过程。
通过实验说明阴极射线的存在,对阴极射线的一系列实验研究发现了电子。
电子的发现说明原子不是组成物质的最小微粒。
【知识要点】1、阴极射线气体分子在高压电场下可以发生电离,使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子,使不导电的空气变成导体史料:科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。
1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。
德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。
所以他把这种未知射线称之为阴极射线。
对于阴极射线的本质,有大量的科学家作出大量的科学研究,主要形成了两种观点。
(1)电磁波说:代表人物,赫兹。
认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程(2)粒子说:代表人物,汤姆孙。
认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
2、汤姆孙的研究英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。
实验装置如图所示,从高压电场的阴极发出的阴极射线,穿过C 1C 2后沿直线打在荧光屏A '上。
(1)当在平行极板上加一如图所示的电场,发现阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏,则可判定,(2)为使阴极射线不发生偏转,则请思考可在平行极板区域采取什么措施。
在平行极板区域加一磁场,且磁场方向必须垂直纸面向外。
当满足条件: 时,则阴极射线不发生偏转。
则:(3)根据带电的阴极射线在电场中的运动情况可知,其速度偏转角为:又因为:且 则: 根据已知量,可求出阴极射线的比荷。
思考:利用磁场使带电的阴极射线发生偏转,能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷?汤姆孙发现,用不同材料的阴极和不同的方法做实验,所得比荷的数值是相等的。
这说明,这种粒子是构成各种物质的共有成分。
人教版高中物理选修3-5第18章第二节原子的核式结构一、教学任务分析电子的发现、α粒子散射实验、原子的核式结构模型的提出,这些都是人类探求物质微观结构的认识过程的起点,其中涉及到的实验、逻辑推理方法也都是人类认识自然规律的典型的科学方法。
因此这些内容不仅是本章的核心内容,而且也为后面继续学习人类对微观世界认知过程打下重要的思维与方法的基础。
学习本节内容需要以库仑定律、带电粒子在电场磁场中的运动等电、磁场知识为基础。
从介绍汤姆孙的阴极射线实验入手,通过实验现象分析得到阴极射线是由电子组成的,揭示了原子是可分的。
介绍卢瑟福α粒子散射实验,通过分析实验结果,对汤姆孙建立的“葡萄干蛋糕模型”提出质疑,在此基础上介绍卢瑟福提出的核式结构模型,。
并运用该模型解释α粒子散射实验结果。
在介绍卢瑟福α粒子散射实验的实验设计思想时,使学生了解研究微观世界的一种重要有效的方法与手段是利用其他的高能粒子去碰撞原子,引起某些可能观察到的现象,从分析这些现象的过程中逐步探索认识原子的内部结构和规律。
从而使学生理解人类是如何在实验的基础上认识原子结构;怎样在实验与理论的相互推动下,使认识不断发展不断深入的。
在介绍卢瑟福核式结构模型时,可通过比较该模型、汤姆孙的原子模型与实验结论的相互印证关系,使学生感受到物理模型是一种高度抽象的理想客体和形态;物理学的研究通常需通过提出假设、建立物理模型、实验验证等几个过程;物理学的发展过程,可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。
这些认识都将提高学生的科学意识与科学品质。
二、教学目标1.知识与技能(1)知道卢瑟福α粒子散射实验。
(2)知道原子的核式结构模型。
(3)理解卢瑟福的原子核式结构学说对α粒子散射实验的解释。
2.过程与方法(1)通过分析卢瑟福α粒子散射实验的结果,感受物理学的研究方法——提出假设、建立物理模型、实验验证等方法。
(2)通过了解人类探索认识原子结构的历史,认识人类通过收集、处理和分析微观现象所发出的各种信息,来认识不能直接感知的微观世界的认知手段与方法。
1 原子核的组成(一)教学目的1.常识性了解射线的应用,强射线对人体的危害及防护。
2.常识性了解原子核的组成。
3.进行物理学研究方法的启蒙教育。
(二)教具录像机,监视器,原子弹和氢弹爆炸的录像剪接带。
(若没有上述器材可用原子弹、氢弹爆炸的挂图代替)(三)教学过程进行新课原子核的组成(1)电子的发现和放射性现象的发现我们已经学过,物质是由分子、原子构成的,原子已经是很小很小的微粒了,其直径只有10-10米,所以在十九世纪以前,人们一直认为原子是不可再分的中性粒子。
1897年英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现了电子,而电子比原子小得多,因而人们才认识到原子内部还有结构。
〈电子的发现把人们带入了原子内部的世界〉在同一时期人们还发现了天然放射性现象,对放射性现象的进一步研究,人们认识到原子核内部还有结构,原子核由比它更小的粒子组成。
可见人类对客观世界的认识是没有止尽的。
我们先来学习放射性现象。
〈放射性现象的发现把人们带入了原子核内部的世界〉(2)放射性现象①什么是放射性现象?像铀(U)、钋(Po)、镭(Ra)等元素能自发地放出一些人眼看不见的、能穿透黑纸使照相底片感光的射线,这种现象叫放射性现象。
这些元素叫放射性元素。
②射线究竟是什么?在放射性现象中放出的射线是什么东西呢?它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外,还有些什么性质呢?比如:这些射线带不带电呢?为了了解它们的性质,还得通过实验。
我们做什么样的实验,才能判断它们带不带电呢?(放射性现象中放出的射线若是带电的,射线在磁场中将像通电导体那样发生偏转,由偏转的方向和磁体的N、S极位置还可判断射线带的是什么电。
)我们利用已经掌握的知识可以去探索还不知道的现象和规律,最基本的研究方法是通过实验。
把放射性元素装在一个壁很厚的铅盒里(射线穿不透),在盒壁上有一个小孔,放射线可由此孔射出,然后把它们放到两个很强的磁极之间,再用照相底片把射线的轨道记录下来。
1 原子核的组成(一)教学目的1.常识性了解射线的应用,强射线对人体的危害及防护。
2.常识性了解原子核的组成。
3.进行物理学研究方法的启蒙教育。
(二)教具录像机,监视器,原子弹和氢弹爆炸的录像剪接带。
(若没有上述器材可用原子弹、氢弹爆炸的挂图代替)(三)教学过程进行新课原子核的组成(1)电子的发现和放射性现象的发现我们已经学过,物质是由分子、原子构成的,原子已经是很小很小的微粒了,其直径只有10-10米,所以在十九世纪以前,人们一直认为原子是不可再分的中性粒子。
1897年英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现了电子,而电子比原子小得多,因而人们才认识到原子内部还有结构。
〈电子的发现把人们带入了原子内部的世界〉在同一时期人们还发现了天然放射性现象,对放射性现象的进一步研究,人们认识到原子核内部还有结构,原子核由比它更小的粒子组成。
可见人类对客观世界的认识是没有止尽的。
我们先来学习放射性现象。
〈放射性现象的发现把人们带入了原子核内部的世界〉(2)放射性现象①什么是放射性现象?像铀(U)、钋(Po)、镭(Ra)等元素能自发地放出一些人眼看不见的、能穿透黑纸使照相底片感光的射线,这种现象叫放射性现象。
这些元素叫放射性元素。
②射线究竟是什么?在放射性现象中放出的射线是什么东西呢?它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外,还有些什么性质呢?比如:这些射线带不带电呢?为了了解它们的性质,还得通过实验。
我们做什么样的实验,才能判断它们带不带电呢?(放射性现象中放出的射线若是带电的,射线在磁场中将像通电导体那样发生偏转,由偏转的方向和磁体的N、S 极位置还可判断射线带的是什么电。
)我们利用已经掌握的知识可以去探索还不知道的现象和规律,最基本的研究方法是通过实验。
把放射性元素装在一个壁很厚的铅盒里(射线穿不透),在盒壁上有一个小孔,放射线可由此孔射出,然后把它们放到两个很强的磁极之间,再用照相底片把射线的轨道记录下来。
高中物理原子的核结构教案【教学目标】1. 了解原子的基本结构和核结构2. 掌握原子核中质子、中子和电子的概念3. 认识原子序数与原子序的关系【教学内容】1. 原子的组成和结构2. 原子核的结构3. 质子、中子和电子的性质4. 原子序数和原子序的定义【教学准备】1. 教科书、课件、实验器材2. 原子模型3. 黑板笔、彩色粉笔【教学过程】一、导入教师通过引入原子的概念,让学生了解原子是构成物质的基本单位,引起学生对原子核结构的好奇。
二、讲解1. 原子的组成和结构- 介绍原子由原子核和电子组成- 原子核是由质子和中子组成的2. 原子核的结构- 讲解原子核中质子和中子的作用和性质- 引入核外的电子对原子性质的影响3. 质子、中子和电子的性质- 通过实验或示意图介绍质子、中子和电子的电荷、质量和作用4. 原子序数和原子序的定义- 介绍原子序数代表原子中质子的数量- 解释原子序就是元素周期表中的元素序号三、实验演示教师可以通过实验演示原子核的结构,让学生更直观地了解核结构的特点。
四、小组讨论让学生以小组形式讨论原子核结构对元素性质的影响,培养学生的思辨能力。
五、总结教师总结授课内容,强调原子核结构对元素性质的重要性。
六、作业布置布置相关习题或实验报告,巩固学生对原子核结构的理解。
【教学评估】通过小测验或实验报告进行评估,考察学生对原子核结构的掌握情况。
【板书设计】- 原子核的结构- 质子、中子和电子的性质- 原子序数和原子序的定义【延伸拓展】1. 学生可自行探索更深层次的原子结构理论2. 可进行更复杂的实验,深入了解原子核的物理特性【教学反思】教学过程中需注意引导学生逐步深入理解原子核结构的复杂性,培养学生的科学分析能力。
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。
第一节 原子核结构新课标要求1、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、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。
3、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:原子核的组成。
教学难点:如何利用磁场区分质子与中子教学方法: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1、原子核的组成问提:质子:由谁发现的?怎样发现的? 中子:发现的原因是什么?由谁发现的?(卢瑟福用α粒子轰击氮核,发现质子。
查德威克发现中子。
发现原因:如果原子核中只有质子,那么原子核的质量与电荷量之比应等于质子的质量与电荷量之比,但实际却是,绝大多数情况是前者的比值大些,卢瑟福猜想核内还有另一种粒子)小结:①质子(proton)带正电荷,电荷量与一个电子所带电荷量相等,271.672623110p m kg -=⨯中子(nucleon)不带电,271.674928610n m kg -=⨯②数据显示:质子和中子的质量十分接近,统称为核子,组成原子核。
提问:③原子核的电荷数是不是电荷量?④原子荷的质量数是不是质量?提示:③不是,原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍,那这个倍数就叫做原子核的电荷数。
④原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,那这个倍数叫做原子核的质量数。
小结:③原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数④原子核的质量数=核子数=质子数+中子数⑤ 符号AZ X 表示原子核,X :元素符号;A :核的质量数;Z :核电荷数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?(核子数是235,质子数是92,中子数是143)2、同位素(isotope)(1)定义:具有相同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,因而互称同位素。
高中物理原子核教案
教学目标:
1. 了解原子核的组成和结构
2. 掌握原子核的基本性质和作用
3. 理解原子核的放射现象及其应用
教学内容:
1. 原子核的组成和结构
2. 原子核的基本性质
3. 原子核的放射现象
教学步骤:
一、导入环节
1. 通过引入一些日常生活中的例子,引发学生对原子核的兴趣,如核能发电、核医学等。
2. 引导学生提问:原子核是什么?它的组成是什么?有什么特点?
二、知识讲解
1. 介绍原子核的组成:由质子和中子组成,质子带正电荷,中子无电荷。
2. 讲解原子核的结构:核外围团轨道上围绕着核心的质子和中子,形成原子的结构。
3. 解释原子核的基本性质,如质量、电荷等。
三、实验操作
1. 进行原子核的模型搭建实验,让学生利用小球和棒子模拟原子核的结构。
2. 进行原子核质量和电荷实验,让学生通过实验测量得出原子核的质量和电荷。
四、讨论与总结
1. 引导学生思考原子核的重要性,并讨论原子核在物质世界中的作用。
2. 总结本节课所学内容,强化学生对原子核的理解和记忆。
五、作业布置
1. 布置作业:要求学生复习本节课所学内容,并思考原子核在生活中的应用。
教学反思:
在教学中,可以结合多媒体教学手段,通过图像、动画等形式生动直观地呈现原子核的组成和结构,增强学生的学习兴趣和理解。
另外,应该注重学生的实践操作,让他们动手搭建模型、进行实验,从而深入了解原子核的性质和作用。
同时,要激发学生的思维,引导他们探索原子核的更多奥秘和应用领域。
引入课题:原子很小,而原子核更小,原子核有内部结构吗?原子核可分吗? 新课教学:一、原子核的组成 1.质子的发现(1)卢瑟福的α粒子轰击氮原子核的实验 实验目的:探索原子核的人工转变能否实现实验装置:密闭容器C 为实现原子核人工转变的容器;放射线源A 提供α射线,A 的位置可以调节;阀门T 为通入或者抽出容器C 中气体的通道;铝箔F 安装在C 的侧面窗口上,可以吸收α粒子;荧光屏S 紧帖F 之后;显微镜M 用来观察S 上的微弱闪光。
实验步骤 与现象:A .在C 为真空时,调节A 的位置与F 的厚度,达到S 刚好没有闪光;B .在C 中充满纯净的氮气时,在S 上又看见荧光了。
学生讨论:实验现象说明什么问题?讨论后小结:闪光一定是α粒子击中氮核产生了新粒子透过铝箔在荧光屏上引起的。
实际上,已经用人工的方法实现了原子核的人工转变——“用炮弹炸开了原子核”。
(2)质子的发现通过测量,这种粒子的质量和电量及带电性质,确定它是氢原子核——叫质子;以后人们用同样的方法从氟、钠、铝等金属中也打出了质子,这说明质子是一切原子核的组成部分。
HO He N 1117842147+→+ H Ne He F 11221042199+→+ HSiHeF113014422713+→+(3)卢瑟福的预言发现质子以后不久,人们就认识到原子核的电荷数是质量数的一半或一半不到,这就表明原子核不全是由质子组成。
1920年,卢瑟福预言:原子核中还有一种质量与质子相近且不带电的中性粒子存在——称为中子。
2.中子的发现(1)1930年发现由钋放出的α射线轰击铍(B B )时产生了一种射线,有极强的穿透力,被认为是γ射线。
(2)1932年,F ·约里奥·居里和伊伦娜·约里奥·居里夫妇发现,来自铍的这种射线从石蜡中打出了中子,如图所示,但他们不知道这种射线是什么,非常遗憾的是他们也没有进一步探讨(据说,他们当时还不知道卢瑟福有关中子的预言),错过了发现新粒子的机会。
2020-2021学年物理教科版选修3-5教案:3.1原子核的组成与核力含解析第三章原子核1原子核的组成与核力一、原子核的组成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11p或错误!H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,用错误!n表示,中子的质量非常接近质子的质量.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)错误!X错误!错误!核电荷数=原子核的质子数,即元素的原子序数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1,1H、错误!H、错误!H。
二、核力1.核力(1)核力:核子之间的相互作用力,称为核力,也称强力.(2)核力的特征①在核的线度内,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.2.原子核中质子和中子的比例由于核力是短程力,自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等,但较重的原子核,中子数大于质子数,越重的原子核,两者相差越多.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:组成原子核的相邻核子间存在着核力.三、核反应1.核反应用一定能量的粒子轰击原子核,改变了核的结构,我们把这样的过程叫做核反应.2.核反应的实质以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X),从而促使原子核发生变化,生成了新原子核(Y),并放出某种粒子.3.常见的人工转变的核反应有(1)卢瑟福发现质子:错误!N+错误!He→错误!O+错误!H(2)查德威克发现中子:错误!Be+错误!He→错误!C+错误!n(3)居里夫妇人工制造同位素:42He+错误!Al→错误!n+错误!P 错误!P具有放射性:错误!P→错误!Si+错误!e4.遵循规律质量数守恒,电荷数守恒.考点一原子核的组成1.原子核的组成(1)概述原子核是由质子、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一定相同.(2)基本关系:核电荷数=质子数=元素的原子序数=核外电子数.质量数=核子数=质子数+中子数.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,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.【例1】已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226。
《原子核结构探秘》说课稿尊敬的各位评委老师:大家好!今天我说课的题目是《原子核结构探秘》。
一、说教材(一)教材的地位和作用“原子核结构探秘”是高中物理选修 3-5 的重要内容。
原子核的结构是微观世界的重要组成部分,对于学生理解物质的本质、原子的构成以及核反应等方面具有关键的作用。
通过对原子核结构的学习,学生能够进一步拓展对微观世界的认识,为后续学习量子力学和相对论等内容奠定基础。
(二)教学目标1、知识与技能目标(1)了解原子核的组成,知道质子和中子的发现过程。
(2)理解原子核的电荷数和质量数的概念。
(3)掌握核式结构模型的主要内容。
2、过程与方法目标(1)通过对实验现象的分析和推理,培养学生的科学思维能力。
(2)通过对科学史的学习,让学生体会科学研究的方法和过程。
3、情感态度与价值观目标(1)激发学生对微观世界的好奇心和探索欲望。
(2)培养学生严谨的科学态度和勇于创新的精神。
(三)教学重难点1、教学重点(1)原子核的组成和核式结构模型。
(2)质子和中子的发现。
2、教学难点对核式结构模型的理解和应用。
二、说教法(一)讲授法通过简洁明了的讲解,让学生掌握原子核结构的基本概念和知识。
(二)讨论法组织学生讨论相关问题,促进学生之间的思想交流,培养学生的合作能力和思维能力。
(三)实验演示法通过演示相关实验,让学生直观地感受微观世界的现象,增强学生的感性认识。
三、说学法(一)自主学习法引导学生自主阅读教材和相关资料,培养学生的自主学习能力。
(二)合作学习法安排学生进行小组合作学习,共同探讨问题,培养学生的团队合作精神和解决问题的能力。
(三)探究学习法鼓励学生对一些问题进行探究,培养学生的创新思维和实践能力。
四、说教学过程(一)导入新课通过展示原子弹爆炸的视频或图片,引起学生的兴趣,提出问题:“原子核内部到底是什么样的结构,为什么会有如此巨大的能量释放?”从而导入新课。
(二)新课讲授1、原子核的发现(1)介绍电子的发现,引出原子的结构问题。
3.1 原子核结构
(一)教学目的
1.常识性了解原子核的组成。
2知道什么是核反应,会写核反应方程
3.进行物理学研究方法的启蒙教育。
(二)教具
录像机,监视器,原子弹和氢弹爆炸的录像剪接带。
(若没有上述器材可用原子弹、氢弹爆炸的挂图代替)
(三)教学过程
进行新课
原子核的组成
(1)电子的发现和放射性现象的发现
我们已经学过,物质是由分子、原子构成的,原子已经是很小很小的微粒了,其直径只有10-10米,所以在十九世纪以前,人们一直认为原子是不可再分的中性粒子。
1897年英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现了电子,而电子比原子小得多,因而人们才认识到原子内部还有结构。
〈电子的发现把人们带入了原子内部的世界〉
在同一时期人们还发现了天然放射性现象,对放射性现象的进一步研究,人们认识到原子核内部还有结构,原子核由比它更小的粒子组成。
可见人类对客观世界的认识是没有止尽的。
1.原子核的组成
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。
①英国物理学家卢瑟福在1919年做核反应实验时发现了质子,经过研究证明,质
子带正电荷,其电量和一个电子的电量相同,它的质量等于一个电子质量的1836倍。
进一步研究表明,质子的性质和氢原子核的性质完全相同,所以质子就是氢原子核。
②1932年英国物理学家查德威克又发现了中子,通过研究证明中子的质量和质子
的质量基本相同,但是不带电。
是中性粒子。
在对各种原子核进行的实验中,发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子。
〈原子核是由质子和中子组成的〉
现在我们已经知道:氢原子核(H)最简单,它就是一个质子,核外有一个电子绕着它转;氦原子核(He)是由2个质子和2个中子组成的,核外有2个电子绕着它转;锂
原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成的,核外有3个电子分两层绕着它转;铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成,核外有4个电子分两层绕着它转;……同学们可
以发现一个规律:
板书:〈各种原子核内质子的个数(核的电荷数)和核外电子的个数都相同,它也等于该种元素在元素周期表中的原子序数;原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数,它等于该元素原子量的整数部分。
〉
小结:
③原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数
④原子核的质量数=核子数=质子数+中子数
X表示原子核,X:元素符号;A:核的质量数;Z:核电荷数
⑤符号A
Z
教师:给出思考与讨论题。
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?
学生回答:核子数是235,质子数是92,中子数是143。
点评:学生回答调动他们学习的积极性。
2.同位素(isotope)
(1)定义:具有相同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,因而互称同位素。
(2)性质:原子核的质子数决定了核外电子数目,也决定了电子在核外的分布情况,进而决定了这种元素的化学性质,因而同种元素的同位素具有相同的化学性质。
学生一边听,一边看书。
提问:列举一些元素的同位素?
学生回答:
氢有三种同位素:氕(通常所说的氢),氘(也叫重氢),氚(也叫超重氢),符号分别是:
1
23111,,H H H 。
碳有两种同位素,符号分别是121466,C C 。
点评:举例说明同位素的性质,加深对这一概念的理解。
例1 已知镭的原子序数是88,原子核质量数是226.试问:
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少?
(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少?
(3)若镭原子呈中性,它核外有多少电子?
(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,它们运动的轨道半径之比是多少?
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)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是
Z =88,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.
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,故有q v B =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)88 1.41×10
-17 C (3)88
(4)113114 针对训练 除天然元素外,还可以通过合成的方法获得新的人造元素,如1996年德国的达姆
施特重离子研究所就合成了一种新的人造元素,它是由7030Zn 撞入一个208 82Pb 的原子核,并立即
释放出一个中子后而合成的,则该新元素的( )
A .原子序数为112
B .核子数为278
C .原子序数为113
D .中子数为165
答案 AD
2.核反应:原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。
在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。
人工转变核反应方程:
H
O He N 1117
84214
7+→+
n
C He Be 1012
6429
4+→+例:写出下列原子核人工转变的核反应方程。
(1)1123Na 俘获1个α粒子后放出1个质子
(2)1327Al 俘获1个α粒子后放出1个中子
(3)816O 俘获1个中子后放出1个质子
(4)1430Si 俘获1个质子后放出1个中子
学生:理解并记住核反应方程,通过方程理解核反应中遵循的规律。
点评:这部分主要为老师讲解,学生通过前面已学的知识来掌握新的知识。
再通过例题进行巩固。
(三)课堂小结
1.原子核的组成。
2. 核反应和核反应方程
学生总结,讨论。
★教学体会
这节课揭示了原子核是可分的。
展示了物理学发展史上的有关事实,是对学生进行辨证唯物主义思想教育的好素材。
核物理研究的是原子核的组成及其变换规律,是微观世界的现象,不想宏观世界那样看得见,摸得着,研究起来也就更困难。
通过本节的学习,要使学生能对核物理的相关实验基础和研究问题的思路,方法有所体会,了解人类是怎样认识微观世界的。
★课堂练习
1.α粒子轰击氮14核后放出一个质子,转变为氧17核(17 8O).在这个氧原子核中有( )
A .8个正电子
B .17个电子
C .9个中子
D .8个质子 答案 CD
解析 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,答案为C 、D.
2.在下列核反应方程中,x 代表质子的方程是( )
A.2713Al +42He →3015P +x
B.14 7N +42He →17 8O +x
C.21H+γ→10n+x
D.31H+x→42He+10n
答案BC
解析核反应过程中质量数、电荷数守恒.题中所涉及的四个核反应方程分别是:2713Al+42He→3015 P+10n,14 7N+42He→17 8O+11H,21H+γ→10n+11H,31H+21H→42He+10n.
3.人类探测月球发现,在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦,它可以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
解析氦是2号元素,质量数为3的氦的同位素为32He.
4.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,因为它们是同位素,所以它们的质子数和核外电子数相等,都为1,中子数等于核子数减去质子数,故中子数各不相等,所以A、B选项正确.。