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2017-2018学年高中物理第十九章原子核第1节原子核的组成教学案新人教版选修3_5

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1 第1节 原子核的组成 1．物质发射射线的性质称为放射性。放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象。 2．α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流。 3．原子核由质子和中子组成。1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子，1932年查德威克证实了中子的存在。 4．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人们研究原子核结构的序幕。

一、天然放射现象 1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性。 2．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元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。 3．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，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·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。 二、三种射线

1．α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的110，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。 2．β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。 3．γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。 三、原子核的组成 1．质子的发现 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。 2．中子的发现 2

(1)卢瑟福预言：原子核内可能还存在另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫做中子。 (2)查德威克用α粒子轰击铍(94Be)原子核获得了中子。 3．原子核的组成 原子核由质子、中子组成，它们统称为核子。 4．原子核的电荷数(Z) 等于原子核的质子数，等于原子序数。 5．原子核的质量数(A) 等于质子数与中子数的总和。 6．原子核的符号表示 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互称同位素。

1．自主思考——判一判 (1)放射性元素发出的射线可以直接观察到。(×) (2)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。(×) (3)放射性元素的放射性都是自发的现象。(√) (4)α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速。(×) (5)β射线能穿透几毫米厚的铅板。(×) (6)γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱。(√) 2．合作探究——议一议 (1)是否所有的元素都具有放射性？ 提示：原子序数大于或等于83的元素都具有放射性，原子序数小于83的元素很少具有放射性。 (2)要判断三种射线是否带电以及带正电荷还是负电荷，可以用什么方法？ 提示：方法一：让射线垂直磁场方向射入磁场，发生偏转的带电，不偏转的不带电。对于发生偏转的射线，根据偏转方向与磁场方向和速度方向的关系，依据左手定则可以判断带正电荷还是带负电荷。 方法二：让射线垂直电场方向射入电场，发生偏转的带电，不偏转的不带电。对于发生偏转的射线，根据偏转方向与电场方向的关系，依据电荷受力方向与电场强度方向的关系，可以判断带正电荷还是带负电荷。 (3)同一种元素的几种同位素，它们的化学性质相同吗？为什么？ 3

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。

对三种射线的研究 1．α、β、γ射线性质、特征比较 射线种类 组成 速度 贯穿本领 电离作用

α射线 α粒子是氦原子核42He 约110c 很小，一张薄纸就能挡住 很强

β射线 β粒子是高速电子流0－1e 接近c 很大，能穿过几毫米厚的铝板 较弱 γ射线 波长很短的电磁波 等于c 最大，能穿过几厘米厚的铅板 很小 2．三种射线在电场和磁场中的偏转

19­1­1 (1)在匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移大，如图19­1­1所示。

位移x可表示为x＝12at2＝12·qEmy0v2∝qmv2 所以，在同样条件下β粒子与α粒子偏移之比为

xβxα＝e2e×411 836×110c299100c2

＝37。

(2)在匀强磁场中：γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，如图19­1­2所示。 4

图19­1­2 根据qvB＝mv2R得R＝mvqB∝mvq 所以，在同样条件下β粒子与α粒子的轨道半径之比为

RβRα＝11 8364×99100cc10×2ee＝1371。

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。

[典例] 如图19­1­3所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的( )

图19­1­3 选项 磁场方向 到达O点的射线 到达P点的射线 A 竖直向上 β α B 竖直向下 α β C 垂直纸面向里 γ β D 垂直纸面向外 γ 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5

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

三种射线的比较方法 (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。

1.如图19­1­4所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( )

图19­1­4 A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源 解析：选C 在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源。 2．如图19­1­5所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )

图19­1­5 A．①表示γ射线，③表示α射线 B．②表示β射线，③表示α射线 6

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 解析：选C γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D项错；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C项对。 3.如图19­1­6所示，一天然放射性物质发出三种射线，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的照射，则下面判断正确的是( )

图19­1­6 A．射到b点的一定是α射线 B．射到b点的一定是β射线 C．射到b点的一定是α射线或β射线 D．射到b点的一定是γ射线 解析：选C γ射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到a点，选项D错误。调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qE＝qBv。已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当α粒子沿直线前进时，速度较大的β粒子向右偏转；当β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也向右偏转，故选项C正确，A、B错误。 原子核的组成与数量关系

1．原子核的大小、组成和同位素

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mp＝1.672 623 1×10－27 kg中子 电量e＝0质量mn＝1.674 928 6×10－27 kg同位素：质子数相同，中子数不同的原子核

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全国通用版2018-2019高中物理第十九章原子核第一节原子核的组成名师公开课学案新人教版选修3

全国通用版2018-2019高中物理第十九章原子核第一节原子核的组成名师公开课学案新人教版选修3

第一节原子核的组成〔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？请我们一起走进核世界吧。

〔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。

本章从内容上可分为三个单元，第一单元(第1～2节)揭示了原子核的组成及衰变，第二单元(第3～4节)介绍了射线的探测及应用与防护，第三单元(第5～8节)主要讲述了原子能及其利用。

本章的重点：原子核的组成、天然放射现象、三种射线、衰变和半衰期、核能、裂变、聚变等。

难点：对半衰期概念的准确理解及爱因斯坦的质能方程及其应用。

〔学法指导〕1．在学习本章前，应首先复习有关磁场的基本知识、爱因斯坦质能方程、四种基本相互作用等知识。

2．学好本章要抓住以原子核的结构为核心的知识点的内在联系，掌握各知识点的具体内容，从现象中总结出规律，提出科学假设，再用实验、理论验证各相关知识的内在联系，这是学习物理知识的科学方法，这样可以全面系统地掌握本章内容。

3．通过直接感知的现象推测、总结直接感知的事实，这是物理学中常用的研究方法，在学习过程中要注意贯彻始终。

学习目标知识导图知识点1 天然放射现象1．放射性物质__发射射线__的性质。

2．放射性元素具有__放射性__的元素。

3．天然放射现象放射性元素自发地__发出射线__的现象。

知识点2 三种射线的本质及特征1．α射线它是高速__氦核__流，速度约为光速的__110，穿透能力较差__，电离作用比较强。

2．β射线它是高速__电子__流，速度可达光速的__99%__，穿透能力__较强__，电离作用__较弱__。

3．γ射线它是能量很高的__电磁波__，穿透能力很强，电离作用__很弱__。

知识点3 原子核的组成1．质子的发现2．中子的发现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__通称为核子。

高中物理第十九章原子核一原子核的组成学案新人教选修

高中物理第十九章原子核一原子核的组成学案新人教选修

一、原子核的组成【学习目标】1．了解天然放射现象及其规律。

2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。

3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

4. 掌握原子序数、核电荷数、质量数之间的关系。

【新知预习】一、天然放射现象 1. 的性质称为放射性。

元素这种 叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为 。

2. 放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数 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。

二、射线到底是什么那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。

在射线经过的空间施加磁场，发现射线如下左图所示：思考与讨论：①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。

这个力是 ，说明其中的 射线是带电粒子。

②根据左手定则，可以判断α射线都是 电荷，β射线是 电荷。

③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一 ，也能判断三种射线的带电性质，如上右图。

小结：①实验发现，元素具有放射性是由 本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。

不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有 。

②三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于 ，这说明原子核，也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的 。

射线种类 组成 速度贯穿本领 电离作用 α射线 约光速的1/10很强 β射线 接近光速较强，能穿过 几毫米厚的铝板 较弱 γ射线高能电磁波γ 光速 强，能穿过 几厘米厚的铅板 弱 三、原子核的组成1．质子：卢瑟福用 轰击 ，发现质子。

2．中子：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 ，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3．核子: 的质量十分接近，统称为核子，组成 。

①质子带 电荷，电荷量与一个电子所带电荷量 ，271.672623110p m kg -=⨯， 中子 带电， 271.674928610n m kg -=⨯② 原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数③ 原子核的质量数=核子数=质子数+中子数4．原子核的符号表示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，核子数是 ，质子数是 ，中子数是 。

高中物理第十九章原子核第一节原子核的组成课堂探究学案新人教选修

高中物理第十九章原子核第一节原子核的组成课堂探究学案新人教选修

第一节原子核的组成课堂探究探究一天然放射现象的意义和三种射线的研究问题导引天然放射性的发现打开了核物理的大门。

在天然放射现象中，发射出的射线是什么呢？提示：α射线、β射线、γ射线。

名师精讲1．研究放射性的意义：放射性元素能自发地发出射线，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。

2．三种射线：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，说明这两束是带电带子流，另一束在磁场中不偏转，说明这一束不带电，这三束射线分别叫作α射线、β射线、γ射线。

3．三种射线的性质、特征比较(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转。

【例题1】如图所示，X为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则X可能是( )A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源解析：由三种射线的本质和性质可以判断：在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。

因此放射源可能是α和γ的混合放射源。

答案：C反思三种射线的性质以及α粒子、β粒子在电场、磁场中的偏转方向和偏转的程度是解决这类问题的关键。

探究二原子核的组成问题导引一个铅原子质量数为207，其核外电子是多少？中子数又是多少？提示：在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中间有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反，电量相等，故核外电子数和核内质子数同为82个。

又因为质量数等于质子数与中子数之和，所以铅原子核的中子数为207－82＝125(个)。

高中物理第十九章原子核6核裂变7核聚变8粒子和宇宙同步备课学案新人教版选修3-5(new)

高中物理第十九章原子核6核裂变7核聚变8粒子和宇宙同步备课学案新人教版选修3-5(new)

6 核裂变7 核聚变8 粒子和宇宙[目标定位］ 1.知道重核的裂变产物和链式反应发生的条件.2。

知道核聚变，关注受控聚变反应的研究进展。

3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量．一、核裂变1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是错误!U＋错误!n―→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n.3．链式反应当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变释放的中子再引起其他铀核裂变,且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．4．链式反应的条件发生裂变物质的体积大于等于临界体积或裂变质量大于等于临界质量．【深度思考】根据所学知识想一想核裂变反应过程中吸收能量还是放出能量？答案重核的裂变反应是放出能量的反应,原因是核反应前、后质量有亏损,根本原因是重核的比结合能比中等质量的核的比结合能要小,所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量．【例1】铀核裂变时,对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是（）A．铀块的质量是重要因素，与体积无关B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀235的体积超过它的临界体积,裂变的链式反应就能够发生D．能否发生链式反应与铀的质量无关解析要使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积时则发生链式反应,由此知A、B、D错误,C正确．答案C链式反应的条件：(1）铀块的体积大于等于临界体积．(2）铀块的质量大于等于临界质量．以上两个条件满足一个即可．【例2】用中子轰击铀核(错误!U)，其中的一个可能反应是分裂成钡（错误!Ba）和氪（错误! Kr)两部分,放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；Um＝234。