2016高中物理 第19章 第1节 原子核的组成课件 新人教版选修3-5

物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·选修3-5原子核第十九章第一节原子核的组成第十九章学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5课时作业6学习目标定位※了解放射性及放射性元素的概念※理解三种射线的形成及其本质※理解同位素的概念，了解原子核的组成课堂情景切入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(如图所示)，叫质子。原子核只由质子组成吗？知识自主梳理1.放射性物质__________的性质。2．放射性元素具有________的元素。3．天然放射现象放射性元素自发地__________的现象。天然放射现象发射射线放射性发出射线1.α射线它是高速_____流，速度约为光速的_____，穿透能力_____，电离作用比较强。2．β射线它是高速_____流，速度可达光速的_____，穿透能力_____，电离作用_____。3．γ射线它是能量很高的________，穿透能力很强，电离作用_____。三种射线的本质及特征氦核110较差电子99%较强较弱电磁波很弱原子核的组成1.质子的发现2．中子的发现3．原子核的组成(1)原子核由_____和_____组成，组成原子核的_____和_____通称为核子。(2)质子带一个单位的_____电荷，中子不带电，质子和中子质量几乎_____，都等于一个质量单位。(3)核电荷数＝质子数(Z)＝元素的__________＝核外电子数。质子中子质子中子正相等原子序数4．同位素具有相同的________而_________不同的原子，在元素周期表中处于__________，它们互称为同位素。例如，氢有三种同位素11H、21H、31H。质子数中子数同一位置重点难点突破一、天然放射现象1．发现者1896年，法国物理学家贝克勒尔。2．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里的照相底片感光。物体放射出射线的性质叫做放射性。3．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。特别提醒：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。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用匀强电场分离时，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图所示；用匀强磁场分离时，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图所示。2．三种射线的比较种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电量2e－e0质量4mpmp＝1.67×10－27kgmp1840静止质量为零速度0.1c0.99cc在电磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转种类α射线β射线γ射线贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光特别提醒：β射线的电子是从原子核中放出来的，并不是从原子核外的电子中放出来的。在茫茫宇宙间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大威胁，现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)。(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的办法除去α射线。(2)余下这束β和γ射线经过一个使它们分开的磁场区域，画出β和γ射线在进入如图所示磁场区域后轨迹的示意图。答案：(1)用一张纸挡在α射线经过处(2)见解析解析：(1)可以利用三种射线的穿透能力不同来解决。由于α粒子的穿透性很弱，所以用一张纸放在射线经过处，即可除去α射线。(2)γ射线不带电，垂直磁场进入磁场中不会受到洛伦兹力，故不偏转。由左手定则可判断出β射线进入磁场中时受竖直向上的洛伦兹力。轨迹示意图如下图所示。三、原子核的组成1．原子核(符号AZX)原子核大小：很小，半径为10－15～10－14m组成质子：电量e＝＋1.6×10－19C质量mp＝1.6726231×10－27kg中子：电量q＝0质量mn＝1.6749286×10－27kg同位素：质子数相同，中子数不同的原子核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。氢原子核中只有一个质子，能否认为质子就是氢原子核？答案：不能。质子是原子核的组成部分。考点题型设计三种射线的本质特征将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中正确的是()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受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，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步判断。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r＝mvBq，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为：rαrβ＝mαmβ·vαvβ·qβqα＝411840×0.1c0.99c×12≈371.7由此可见，A项正确，B项错误。带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场线方向位移为y，则有：x＝v0t，y＝12·qEmt2，消去t可得：y＝qEx22mv20对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为yαyβ＝qαqβ·mβmα·v2βv2α＝21×118404×0.99c20.1c2＝137.5由此可见，C项错误，D项正确。故正确答案是A、D。答案：AD点评：知道α、β的带电性及γ的不带电性，就能准确判断出α、β、γ在磁场及电场中的偏转轨迹。(巴彦淖尔2014～2015学年高二下学期检测)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来自于原子核外的电子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，是一种电磁波答案：D解析：根据三种射线的贯穿本领，可知①为α射线，②为β射线，③为γ射线，α射线的电离作用最强是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流(高频电磁波)，综上所述D正确。已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226试问：(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有多少个电子？(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra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？原子核的组成及同位素解析：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。由此可得：(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。(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qvB＝mv2r，r＝mvqB，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r226r228＝226228＝113114答案：见解析点评：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。本题容易把电荷数误认为是原子核的电荷量而造成错解。有关168O、178O、188O三种同位素的比较，试回答下列问题：(1)三种同位素中哪一种粒子是不相同的？________。A．质子B．中子C.电子(2)三种同位素中，哪一个质量最大？________。(3)三种同位素的化学性质是否相同？________。答案：(1)B(2)188O(3)相同解析：(1)同位素质子数相同，中子数不同。核外电子数与质子数相同，故不相同的是中子。(2)168O、178O、188O的质量数分别是16、17、18，故188O质量最大。(3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同。射线的应用如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置，假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的________射线对控制厚度起主要作用。当探测接收器单位时间内接收的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调________一些。解析：α射线不能穿过3mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响，而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板β射线的强度发生较明显变化，所以是β射线对控制厚度起主要作用。若超过标准值，说明铝板太薄了，应将两个轧辊间的距离调节得大些。答案：β；大近几年，γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，已进入各大医院为患者服务。问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用()A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离作用C．γ射线具有很高的能量D．γ射线能容易地绕过障碍物到达目的答案：AC解析：γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小。γ刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处汇聚，利用γ射线的高能量杀死肿瘤细胞，综上所述，正确选项为A、C。