人教版 (2019)选择性必修 第三册1 原子核的组成学案

第1节原子核的组成

自主学习·必备知识

见学用167页

教材研习

教材原句

要点一天然放射现象

如果一种元素具有放射性①，那么，无论它是以单质存在的，还是以化合物形式存在的，都具有放射性。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核外的电子，这就说明射线与这些电子无关，也就是说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。

要点二原子核的组成

质子和中子除了是否带电的差异以及质量上的微小差别外，其余性质十分相似，而且，都是原子核的组成成分，所以统称为核子。原子核的电荷数②就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数，而原子核的质量数②就是核内的核子数。

自主思考

①贝克勒尔因发现了物质的放射性而获得1903年诺贝尔物理学奖。放射性的发现具有什么重大意义?

答案：提示它表明原子核具有复杂的结构,打开了人们认识原子核内部世界的大门,也就是说,人们认识原子核的结构是从天然放射现象开始的,它揭开了原子核物理的新篇章。

②有同学认为“原子核的电荷数就是电荷量，原子核的质量数就是原子核的质量”，这种说法对吗？为什么？

答案：提示这种说法不对，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；原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫作质量数。

名师点睛

1.对天然放射现象的认识

（1）1896年，法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性。

（2）物质发出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作天然放射现象。

（3）原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线。

（4）元素的放射性与元素以单质还是化合物的形式存在无关，且天然放射现象不受任何物理变化、化学变化的影响。

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：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：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。

（4）基本关系：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。

互动探究·关键能力

见学用167页

探究点一天然放射现象和三种射线

情境探究

1.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？

答案：（1）提示说明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公式可知，α粒子的比荷比β粒子的比荷小。

探究归纳

1.三种射线的性质、特征比较

2.三种射线在电场中和磁场中的偏转

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

粒子沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移可表示为，所以，在相同的条件下粒子与粒子偏移之比为。

（2）在匀强磁场中：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，α粒子轨道半径大，如图所示。

根据得，所以，在同样条件下β与α粒子的轨道半径之比为。

3.元素的放射性

（1）一种元素的放射性与该元素是单质还是化合物无关，放射性的强度也不受温度、外界压强的影响，这就说明射线跟原子核外电子无关，仅与原子核有关。

（2）射线来自原子核，说明原子核内部是有结构的。

探究应用

例如图所示，是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，是厚纸板，是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的、两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达点的射线种类、到达点的射线种类应属于表中的(      )

A. B. C. D.

答案：

解析：放射出来的射线共有、、三种，其中、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而偏转，γ射线不偏转，故打在点的应为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，项正确。

解题感悟

三种射线的比较方法

（1）知道三种射线带电的性质，射线带正电、射线带负电、射线不带电。、射线是实物粒子流，而射线是光子流，属于电磁波的一种。

（2）在电场或磁场中，通过其受力来判断和射线偏转方向，由于射线不带电，故运动轨迹仍为直线。

（3）射线穿透能力较弱，射线穿透能力较强，射线穿透能力最强。

迁移应用

1.（多选）用如图的装置可以判定放射源发出射线的带电性质。两块平行金属板、垂直纸面竖直放置，从放射源上方小孔发出的射线竖直向上射向两极板间。当在两板间加上垂直纸面方向的匀强磁场时，射线的偏转方向如图所示。如撤去磁场，将、两板分别与直流电源的两极连接，射线的偏转也如图。则(      )

A.若磁场方向垂直纸面向里，则到达板的为带正电的粒子

B.若磁场方向垂直纸面向外，则到达板的为带正电的粒子

C.若接电源负极，则到达板的为带正电的粒子

D.若接电源正极，则到达板的为带正电的粒子

答案： ;

解析：若磁场方向垂直纸面向里，带正电的粒子在磁场中受到向左的洛伦兹力作用，向板偏转，项正确；若磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则可知，带负电的粒子受到向左的洛伦兹力作用，向板偏转，项错误；若接电源负极，电场的方向向左，则到达板的为带正电的粒子，项正确；若接电源正极，电场的方向向右，则到达板的为带负电的粒子，项错误。

2.在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是(      )

A.射线的贯穿作用

B.射线的电离作用

C.射线的贯穿作用

D.射线的中和作用

答案：

解析：因射线的电离作用使空气电离，从而使带电体所带的电荷很快消失。

探究点二原子核的组成

情境探究

1.  1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图

（1）人们用α粒子轰击多种原子核，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？

答案：（1）提示说明质子是原子核的组成部分。

（2）说明原子核中除了质子外还有其他粒子。

探究归纳

1.质子的发现

2.中子的发现

3.原子核（符号）

4.同位素的理解

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。同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可能不同，所以它们的物理性质不同。

探究应用

例（2021吉林油田第十一中学高三月考）已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：

（1）镭原子核中质子数和中子数分别是多少？

（2）镭原子核的核电荷数和所带电荷量是多少？

（3）若镭原子呈电中性，它核外有多少电子？

答案：（1） ; （2） ; （3）

解析：（1）因为原子序数与核内质子数、核电荷数都是相等的，原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和。

镭原子核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数等于原子核的质量数与质子数之差，即。

（2）镭原子核的核电荷数为88，镭原子核所带电荷量。

（3）镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，故核外电子数为88。

解题感悟

原子核的“数”与“量”辨析

（1）核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核电荷数，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，原子核内质子和中子的总数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。

迁移应用

1.在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为，中的4和2分别表示(      )

A.4为核子数，2为中子数

B.4为质子数和中子数之和，2为质子数

C.4为核外电子数，2为中子数

D.4为中子数，2为质子数

答案：

解析：原子核的电荷数就是核内的质子数，原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即核内的核子数。符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，符号左上角表示的是核子数。

2.（多选）下列说法正确的是(      )

A.与互为同位素

B.与互为同位素

C.与中子数相同

D.内有92个质子，235个中子

答案： ;

解析：与的质子数不同，不能互为同位素，项错误；与质子数都为，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，项正确；内中子数为，内中子数为，所以中子数相同，项正确；核内有143个中子，项错误。