高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核1 原子核的组成多媒体教学课件ppt

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关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射现象。那么，人们是怎样从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核秘密的呢？
人们对原子组成和原子结构的认识过程
关于原子核内部的信息最早来自天然放射现象。
1896年3月，贝克勒尔发现，与双氧铀硫酸钾盐放在一起但包在黑纸中的感光底板被感光了。他推测这可能是因为铀盐发出了某种未知的辐射。同年5月，他又发现纯铀金属板也能产生这种辐射，从而确认了天然放射性的发现。
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 。
　 贝克勒尔 (1852-1909)　　安东尼·亨利·贝克勒尔（Antine Henri Becquerel）于1852年12月15日生于法国巴黎，1872年贝克勒尔就读巴黎理工大学，后在公路桥梁学校毕业，获工程师职位。1878年在巴黎自然博物馆任物理学教授。1895年任理工大学教授。1896年3月，贝克勒尔发现，与双氧铀硫酸钾盐放在一起但包在黑纸中的感光底板被感光了。他推测这可能是因为铀盐发出了某种未知的辐射。同年5月，他又发现纯铀金属板也能产生这种辐射，从而确认了天然放射性的发现。后来，居里夫妇将其称为“放射性”。我们称其为天然放射性。天然放射性的发现仍不愧是划时代的事件，它打开了微观世界的大门，为原子核物理学和粒子物理学的诞生和发展奠定了实验基础。获得 1903年度诺贝尔物理学奖。
居里夫妇对最早提出了放射性的概念。
发现并命名两种新元素：钋（P）和镭（Ra）。
玛丽.居里和她的丈夫皮埃尔.居里对含铀和含铀的各种矿石进行了深入研究。发现这种沥青中含有两种能够发出更强射线的新元素，玛丽.居里把其中一种元素（为了纪念她的祖国波兰而）命名为钋（P） ，另一种元素命名为镭（Ra） 。
放射性：物质发射射线的性质称为放射性。
放射性元素：具有放射性的元素称为放射性元素。
天然放射现象：放射性元素自发地放出射线的现象。
放大了1000倍的铀矿石
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．
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？这些射线带不带电呢？带什么电？
放射性说明了原子核具有复杂结构
⑴把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。
这三种射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。
⑵在射线经过的空间施加磁场。
②两束在磁场中向不同的方向偏转，这说明它们是带电粒子流；且电性相反。
③另一束在磁场中不偏转，说明它不带电。
如果α射线、β射线都是带电粒子流，按照图5.1-1中标出的径迹判断，它们分别带什么电荷？ 如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放置可以使三种射线大致沿图示的方向偏转？
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波长极短的电磁波（光子）
射线使原子中的电子脱离核的束缚成为自由电子，这样的过程叫作电离。射线的上述作用叫作电离作用。
由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。（最弱）
穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。（较弱）
甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土（最强）
电离作用：射线飞行途中遇到原子并将其部分能量转移给原子 中的电子，使这个电子脱离核的束缚成为自由电子。
课本中说“γ射线是能量很高的电磁波”。为什么说电磁波的光子能量高，它的波长就一定短？
元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质？放射性的发现有何重要意义?
表明原子核也有内部结构。
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，即放射性与元素所处的化学状态无关。
放射性的强度也不受温度、外界压强的影响，即放射性与元素存在的物理状态无关。是原子核的性质，而不是原子的性质。只与原子核的内部结构有关。
射线与核外电子无关，它来自原子核。说明原子核内部是有结构的。
由微观粒子构成的射线，肉眼是看不见的。但是，射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，会显示射线的存在。威尔逊云室就是一种常用的射线探测装置。
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。
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？
——1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子。
电量：e=1.602×10-19C
质量：mp=1.672×10-27kg
戏称：卢打“氮” 卢打“蛋”
后来，人们用同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子，由此断定质子是原子核的组成部分。
卢瑟福发现质子的核反应方程：
原子核是只由质子组成的吗？如果原子核中只有质子，那么，任何一种原子核的质量与电荷量之比，都应该等于质子的质量与电荷量之比。但事实是这样的吗？
如果原子核中内只有质子，则：
说明原子核还有其他组成部分
卢瑟福猜想原子核内存在另一种不带电的粒子，1920年，卢瑟福预言：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。这一猜想被他的学生查德威克用实验证实。
1932年，英国物理学家查德威克又发现了中子，用符号n表示。通过研究证明中子的质量和质子的质量非常接近，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。
查德威克发现中子的核反应方程：
mn=1.674927471×10-27 kg
mp=1.672×10-27kg
原子=原子核+核外电子
mn＝1.674927471×10-27 kg
电量+：e=1.602×10-19C
中子质量比质子质量约大千分之一
=质子数=原子序数=核外电子数
=核子数=质子数+中子数
电荷数(原子序数）
原子核的电荷数不是它所带的电荷量，质量数也不是它的质量。
原子核符号（元素符号）
表示：带2个单位正电荷，即有2个质子和4－2＝2个中子。
电荷数是2，质量数是4。
电荷数是92，质量数是235。
表示：带92个单位正电荷，即有92个质子和235－92＝143个中子。
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。因此，同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，它们就会具有相同的化学性质。
同位素：质子数相同，中子数不同（质量数A当然不同），则互为同位素。
碳有两种同位素，符号分别是
质子数相同（电荷数相同 ）
1895年末，德国物理学家伦琴发现了一种新的射线——X射线，即伦琴射线。它具有一定的辐射性。
【判一判】(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．( )(2)放射性元素的放射性都是自发的现象．( )(3)γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．( )(4)原子核的核子数等于质子数．( )(5)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． ( )
【例题1】如图所示，在某次实验中把放射源放入铅制成的容器中，射线只能从容器的小孔射出.在小孔前Q处放置一张黑纸，在黑纸后P处放置照相机底片，QP之间为垂直纸(非黑纸)面的匀强磁场(图中未画出)，整个装置放在暗室中.实验中发现，在照相机底片的a、b两处被感光(b点正对铅盒的小孔)，则下列有关说法正确的是（ ）A.天然放射现象说明原子具有复杂的结构B.QP之间的匀强磁场垂直纸面向里C.通过分析可知，打到a处的射线为β射线D.此放射性元素放出的射线中只有α射线和β射线
天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，选项A错误；因黑纸只能挡住α射线，则打到a点的为β射线，打到b点的为γ射线，由左手定则可知，QP之间的匀强磁场垂直纸面向外，选项B错误，C正确；此放射性元素放出的射线中有α射线、β射线和γ射线，选项D错误。
【例题2】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？
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)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
1、如图所示，天然放射性元素放出α、β、γ三种射线，同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线(　　) A、向右偏 B、向左偏 C、直线前进 D、无法判断
2、(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是(　 　 )A、一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线B、某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核C、三种射线中对气体电离作用最强的是α射线D、β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
3、如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′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(　　)
5、下列说法正确的是(　　)A.质子和中子的质量不等，但质量数相等B.质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和C.同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D.中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和
6、(多选)氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，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