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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 原子核的组成授课ppt课件
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 原子核的组成授课ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了目录索引等内容，欢迎下载使用。
1.了解什么是放射性和天然放射现象。(物理观念)2.理解三种射线的本质,以及如何利用磁场区分它们。(物理观念)3.掌握原子核的组成,知道核子和同位素的概念。(物理观念)4.掌握质量数、电荷数和核子数间的关系。(物理观念)
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一、天然放射现象及射线的本质1.天然放射现象(1)1896年,法国物理学家 发现,铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线。 (2)放射性:物质发出 的性质。
(3)放射性元素:具有放射性的元素。(4)原子序数大于 的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于或等于 的元素,有的也能发出射线。 (5)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 。
与它以单质还是化合物的形式存在无关
2.三种射线(1)α射线:是α粒子流,其组成与 相同。速度可达到光速的 ,其电离能力强,穿透能力较弱,在空气中只能前进几厘米,用 就能把它挡住。
(2)β射线:是电子流,速度可以接近光速,它的 作用较弱,穿透能力较强,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的 。 (3)γ射线:呈电中性,是一种 ,波长很短,在10-10 m以下,它的 作用更弱,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的 和几十厘米厚的混凝土。
二、原子核的组成1.质子的发现(如图所示)
2.中子的发现(如图所示)
3.原子核的组成由 和 组成,它们统称为 。
5.同位素核中 相同而 不同的 ,在元素周期表中处于 ,它们互称同位素。例如,氢有三种同位素分别为
同位素的化学性质相同,物理性质一般不同
情境链接1896年,法国物理学家贝克勒尔把用黑纸包着的感光底片与铀和含铀的矿物一起放进了抽屉里,等他再次打开抽屉时,发现底片感光了。思考一下,是太阳激发铀发出荧光,还是铀自身发出射线使底片感光呢?什么是天然放射现象呢?有的装饰建材为什么会有放射性?是否可以用物理方法或化学方法消除其放射性呢?
提示 是铀元素自身发出射线使底片感光;物质发出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,叫作天然放射现象;装饰材料中含有放射性物质时就会发出射线,从而具有放射性;由于放射性是原子核本身的性质,故不能用物理方法或化学方法消除其放射性。
教材拓展阅读教材P102思考与讨论,思考放射性元素释放出α、β、γ三种射线进入带异种电荷的两板间的偏转情况如图所示,则①②③分别是什么射线?
提示 由放射现象中α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电,结合在电场中的偏转可知②是γ射线,③是α射线,①是β射线。
易错辨析(1)原子序数小于83的元素都不能放出射线。( )(2)α射线实际上就是氦原子核,α射线具有较强的穿透能力。( )(3)β射线是高速电子流,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。( )(4)同一元素的两种同位素具有相同的质量数。( )(5)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。( )
提示 原子序数小于83的部分元素也能放出射线,如钴60。
提示 α粒子由于质量较大,穿透能力较弱。
提示 同一元素的同位素具有相同的质子数,不同的质量数。
探究点一 天然放射现象
如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图。(1)α射线向左偏转,β射线向右偏转,γ射线不偏转,说明了什么?(2)α粒子的速度约为β粒子的速度的十分之一,但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明了什么?
要点提示 (1)说明α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电。
(2)α粒子的速度小于β粒子的速度,根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径
1.α、β、γ射线的比较
2.三种射线在电场中和磁场中的偏转规律(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,如图所示。
(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,如图所示。
3.元素的放射性(1)一种元素的放射性与是单质还是化合物无关,这就说明射线跟原子核外电子无关。(2)射线来自原子核说明原子核内部是有结构的。
【例1】 (多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,如下图表示射线偏转情况正确的是( )
解析 已知α粒子带正电,β粒子带负电,γ射线不带电,根据正、负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中所受电场力方向,可知A、B、C、D四幅图中,α、β粒子的偏转方向都是正确的,但偏转的程度需进一
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薄铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透能力很弱的粒子,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,说明穿过薄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。
探究点二 原子核的组成
(1)1919年,卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出了一种粒子,并测定了它的电荷量与质量,卢瑟福将其命名为质子。之后,人们又轰击多种原子核,都打出了质子,说明了什么问题?(2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数,说明了什么问题?
要点提示 (1)说明质子是原子核的组成部分。(2)说明原子核内除质子外,还有其他粒子存在。
1.对核子数、电荷数和质量数的理解(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,这个整数叫作原子核的质量数。
2.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组成的元素互称为同位素。特别提示 (1)β射线是原子核变化时产生的,电子并不是原子核的组成部分。(2)同位素的化学性质相同,但物理性质不同。
【例2】 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)若镭原子呈现中性,它核外有几个电子?
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)1.408×10-17 C (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。
(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=1.408×10-17 C。
(3)镭原子呈中性,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为洛伦兹力,故有
方法技巧 原子核“数”与“量”的辨析(1)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,原子核内质子数和中子数的总和叫作原子核的质量数,原子核的质量等于质子和中子的质量的总和。
说法正确的是( )A.两者具有相同的中子数和不同的质量数B.两者具有相同的中子数和不同的原子序数C.两者具有相同的核电荷数和不同的中子数D.两者具有相同的核外电子数和不同的化学性质
解析 同位素是同一种元素,故质子数、核电荷数及化学性质相同,但中子数不同,故C正确,A、B、D错误。
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
解析 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和中性原子状态核外电子数均相同,都是1,故A、B正确,C错误;同位素化学性质相同,只是物理性质不同,D正确。
2.(原子核的组成)据报道,放射性同位素钬 在医疗领域有重要应用,该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( )A.32B.67C.99D.166
解析 根据原子核内各量的关系可知核外电子数=质子数=67,中子数为166-67=99,故核内中子数与核外电子数之差为99-67=32,故A正确,B、C、D错误。
3.(三种射线的理解)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知( )A.②来自原子核外的电子B.①的电离作用最强,是一种电磁波C.③的电离作用较强,是一种电磁波D.③的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子
解析 射线均来自核内,A错误;从图中可看出,一张纸能挡住①射线,则①射线一定是α射线,其穿透能力最弱,电离作用最强,但不是电磁波,而是高速粒子流,B错误;铅板能挡住②,而不能挡住③,说明③一定是γ射线,其电离作用最弱,穿透能力最强,是一种电磁波,属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子,C错误,D正确。
1.了解什么是放射性和天然放射现象。(物理观念)2.理解三种射线的本质,以及如何利用磁场区分它们。(物理观念)3.掌握原子核的组成,知道核子和同位素的概念。(物理观念)4.掌握质量数、电荷数和核子数间的关系。(物理观念)
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
一、天然放射现象及射线的本质1.天然放射现象(1)1896年,法国物理学家 发现,铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线。 (2)放射性:物质发出 的性质。
(3)放射性元素:具有放射性的元素。(4)原子序数大于 的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于或等于 的元素,有的也能发出射线。 (5)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 。
与它以单质还是化合物的形式存在无关
2.三种射线(1)α射线:是α粒子流,其组成与 相同。速度可达到光速的 ,其电离能力强,穿透能力较弱,在空气中只能前进几厘米,用 就能把它挡住。
(2)β射线:是电子流,速度可以接近光速,它的 作用较弱,穿透能力较强,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的 。 (3)γ射线:呈电中性,是一种 ,波长很短,在10-10 m以下,它的 作用更弱,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的 和几十厘米厚的混凝土。
二、原子核的组成1.质子的发现(如图所示)
2.中子的发现(如图所示)
3.原子核的组成由 和 组成,它们统称为 。
5.同位素核中 相同而 不同的 ,在元素周期表中处于 ,它们互称同位素。例如,氢有三种同位素分别为
同位素的化学性质相同,物理性质一般不同
情境链接1896年,法国物理学家贝克勒尔把用黑纸包着的感光底片与铀和含铀的矿物一起放进了抽屉里,等他再次打开抽屉时,发现底片感光了。思考一下,是太阳激发铀发出荧光,还是铀自身发出射线使底片感光呢?什么是天然放射现象呢?有的装饰建材为什么会有放射性?是否可以用物理方法或化学方法消除其放射性呢?
提示 是铀元素自身发出射线使底片感光;物质发出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,叫作天然放射现象;装饰材料中含有放射性物质时就会发出射线,从而具有放射性;由于放射性是原子核本身的性质,故不能用物理方法或化学方法消除其放射性。
教材拓展阅读教材P102思考与讨论,思考放射性元素释放出α、β、γ三种射线进入带异种电荷的两板间的偏转情况如图所示,则①②③分别是什么射线?
提示 由放射现象中α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电,结合在电场中的偏转可知②是γ射线,③是α射线,①是β射线。
易错辨析(1)原子序数小于83的元素都不能放出射线。( )(2)α射线实际上就是氦原子核,α射线具有较强的穿透能力。( )(3)β射线是高速电子流,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。( )(4)同一元素的两种同位素具有相同的质量数。( )(5)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。( )
提示 原子序数小于83的部分元素也能放出射线,如钴60。
提示 α粒子由于质量较大,穿透能力较弱。
提示 同一元素的同位素具有相同的质子数,不同的质量数。
探究点一 天然放射现象
如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图。(1)α射线向左偏转,β射线向右偏转,γ射线不偏转,说明了什么?(2)α粒子的速度约为β粒子的速度的十分之一,但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明了什么?
要点提示 (1)说明α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电。
(2)α粒子的速度小于β粒子的速度,根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径
1.α、β、γ射线的比较
2.三种射线在电场中和磁场中的偏转规律(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,如图所示。
(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,如图所示。
3.元素的放射性(1)一种元素的放射性与是单质还是化合物无关,这就说明射线跟原子核外电子无关。(2)射线来自原子核说明原子核内部是有结构的。
【例1】 (多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,如下图表示射线偏转情况正确的是( )
解析 已知α粒子带正电,β粒子带负电,γ射线不带电,根据正、负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中所受电场力方向,可知A、B、C、D四幅图中,α、β粒子的偏转方向都是正确的,但偏转的程度需进一
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薄铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透能力很弱的粒子,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,说明穿过薄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。
探究点二 原子核的组成
(1)1919年,卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出了一种粒子,并测定了它的电荷量与质量,卢瑟福将其命名为质子。之后,人们又轰击多种原子核,都打出了质子,说明了什么问题?(2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数,说明了什么问题?
要点提示 (1)说明质子是原子核的组成部分。(2)说明原子核内除质子外,还有其他粒子存在。
1.对核子数、电荷数和质量数的理解(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,这个整数叫作原子核的质量数。
2.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组成的元素互称为同位素。特别提示 (1)β射线是原子核变化时产生的,电子并不是原子核的组成部分。(2)同位素的化学性质相同,但物理性质不同。
【例2】 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)若镭原子呈现中性,它核外有几个电子?
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)1.408×10-17 C (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。
(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=1.408×10-17 C。
(3)镭原子呈中性,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为洛伦兹力,故有
方法技巧 原子核“数”与“量”的辨析(1)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,原子核内质子数和中子数的总和叫作原子核的质量数,原子核的质量等于质子和中子的质量的总和。
说法正确的是( )A.两者具有相同的中子数和不同的质量数B.两者具有相同的中子数和不同的原子序数C.两者具有相同的核电荷数和不同的中子数D.两者具有相同的核外电子数和不同的化学性质
解析 同位素是同一种元素,故质子数、核电荷数及化学性质相同,但中子数不同,故C正确,A、B、D错误。
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
解析 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和中性原子状态核外电子数均相同,都是1,故A、B正确,C错误;同位素化学性质相同,只是物理性质不同,D正确。
2.(原子核的组成)据报道,放射性同位素钬 在医疗领域有重要应用,该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( )A.32B.67C.99D.166
解析 根据原子核内各量的关系可知核外电子数=质子数=67,中子数为166-67=99,故核内中子数与核外电子数之差为99-67=32,故A正确,B、C、D错误。
3.(三种射线的理解)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知( )A.②来自原子核外的电子B.①的电离作用最强,是一种电磁波C.③的电离作用较强,是一种电磁波D.③的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子
解析 射线均来自核内,A错误;从图中可看出,一张纸能挡住①射线,则①射线一定是α射线,其穿透能力最弱,电离作用最强,但不是电磁波,而是高速粒子流,B错误;铅板能挡住②,而不能挡住③,说明③一定是γ射线,其电离作用最弱,穿透能力最强,是一种电磁波,属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子,C错误,D正确。
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