高二物理鲁科版选修3-5课件：3.1 原子核结构

-1-第3章原子核与放射性-2-第1节原子核结构-3-第1节原子核结构首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习情境导入课程目标1.了解质子、中子的发现过程,了解原子核的组成。2.了解研究原子核结构的基本方法。3.知道质量数、质子数、中子数、核子数、核电荷数、原子序数、同位素的物理意义。4.会根据原子序数符号计算中子数、核子数。5.了解卢瑟福、查德威克等科学家做出的贡献及其体现的科学精神。-4-第1节原子核结构JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习1.质子的发现2.中子的发现-5-第1节原子核结构JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习3.原子核的组成原子核组成质子和中子,统称为核子质量数质子数和中子数的总和同位素具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位素核反应定义原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程称为核反应规律质量数和核电荷数守恒配平方程:24He+714N→817O+11H-6-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二对原子核的正确理解●问题导引●原子核太小,无法直接观察。怎样才能知道原子核的构成呢?提示:用高速粒子流轰击原子核,通过对生成的新核及产生的粒子的研究,了解原子核的构成。-7-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二●名师精讲●对原子核的正确理解1.原子核的组成原子核是由质子、中子组成的,质子带正电,中子不带电。不同的原子核内质子和中子的个数并不相同。核电荷数=质子数=元素的原子序数=核外电子数。(原子呈电中性)2.正确理解质量数、质子数、核子数(1)核子数:质子数和中子数的总和。(2)质子数:等于原子核的电荷数(Z)。原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍,这个整数叫原子核的电荷数(Z),原子核所带电荷量为Ze。(3)质量数:原子核的质量等于核内质子和中子质量的总和,而中子与质子质量几乎相等,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(A),显然质量数=质子数+中子数。-8-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二【例题1】已知镭的原子序数是88,原子核质量数是226,试问:(1)镭核中的质子数和中子数分别是多少?(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少?(3)若镭原子呈中性,它核外有多少电子?(4)88228Ra是镭的一种同位素,让88226Ra和88228Ra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?点拨:通过原子序数、质量数、质子数、中子数、核电荷数、电子数间的关系求解相应数值;利用洛伦兹力充当向心力求出两种同位素运动的轨道半径之比。-9-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二解析:(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与质子数之差,即N=226-88=138。(2)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是Z=88,Q=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,洛伦兹力充当向心力,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:(1)88138(2)881.41×10-17C(3)88(4)113∶114-10-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二题后反思本题易把核电荷数误认为是原子核的电荷量而造成错解。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。-11-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二核反应●问题导引●用α粒子、质子、中子去轰击一些原子,都可以实现原子核的人工转变。以前,人们多用α粒子轰击原子核,而目前科学家都尽可能用中子去轰击一些原子,而不用α粒子和质子,为什么?提示:因原子核都带正电,而α粒子和质子也带正电荷,用α粒子或质子去轰击原子核,它们靠近时将受到很大的库仑斥力,这样就不容易射进原子核实现原子核的人工转变。但由于中子不带电,相对来说容易击中原子核,所以只要可能,都尽可能用中子去轰击原子核实现人工转变。-12-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二●名师精讲●1.条件用α粒子、质子、中子,甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。2.实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞,将原子核打开,而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。3.规律反应前、后电荷数守恒、质量数守恒。-13-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二4.举例(1)质子的发现714N+24He→817O+11H(2)中子的发现49Be+24He→612C+01n(3)人工制造同位素24He+1327Al→1530P+01n1530P具有放射性,自发地放出正电子,与天然放射现象遵循相同的规律、衰变方程:1530P→1430Si+10e。-14-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二【例题2】1993年,中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素78202Pt。制取过程如下:(1)用质子轰击铍靶49Be产生快中子;(2)用快中子轰击汞80204Hg,反应过程可能有两种:①生成78202Pt,放出氦原子核;②生成78202Pt,同时放出质子、中子。(3)生成的78202Pt发生两次衰变,变成稳定的原子核汞80202Hg。写出上述核反应方程。点拨:根据每个过程中已知的原子核、粒子,依据电荷数和质量数守恒的原则写出核反应的方程。-15-第1节原子核结构ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二解析:根据质量数守恒、电荷数守恒,确定新生核的电荷数和质量数,然后写出核反应方程。如下:(1)49Be+11H→59B+01n(2)①80204Hg+01n→78202Pt+23He②80204Hg+01nPt+211H+01n(3)78202PtAu+-10e,79202Au→80202Hg+-10e答案:见解析题后反思在涉及核反应写核反应方程的问题中,需根据电荷数、质量数守恒,依据已知的原子核、粒子写出未知原子核(或粒子)的电荷数和质量数,然后确定是何种原子核(或粒子)。-16-第1节原子核结构SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123451.关于质子与中子的以下说法正确的是()A.原子核是由质子与中子组成的B.质子是卢瑟福发现的C.卢瑟福预言了中子的存在,而他的学生查德威克用实验证实了中子的存在D.中子也可能带电解析:了解重要物理学史,了解人们对原子核组成的认识过程是非常重要的。答案:ABC-17-第1节原子核结构SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123452.氕、氘、氚是同位素,这是因为它们()A.具有相同的质子数B.具有相同的中子数C.具有相同的核外电子数D.具有相同的化学性质解析:同位素指质子数相同,中子数不同的原子,核外电子数与质子数相同,故A、C、D正确,B错。答案:ACD-18-第1节原子核结构SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123453.人类探测月球发现,在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦,它可以作为未来核聚变的重要原料之一。氦的这种同位素应表示为()A.34HeB.23HeC.24HeD.33He解析:氦的同位素质子数一定相同,质量数为3,故可写作23He,因此B正确,A、C、D错。答案:B-19-第1节原子核结构SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123454.在下列4个核反应方程中,X表示质子的是()A.1530P→1430Si+XB.92238U→90234Th+XC.1327Al+01n→1227Mg+XD.1327Al+24He→1530P+X解析:由质量数守恒和电荷数守恒知,A中X为正电子10e,B中X为24He,C中X为质子11H,D中X为中子01n。答案:C-20-第1节原子核结构SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123455.现在,科学家正在设法探寻“反物质”。所谓的“反物质”是由“反粒子”组成的,“反粒子”与对应的正粒子具有相同的质量和电荷量,但电荷的符号相反,据此,反α粒子的质量数为,电荷数为。解析:α粒子是氦核,它由两个质子和两个中子构成,故质量数为4,电荷数为2。而它的“反粒子”质量数也是“4”,但电荷数为“-2”。答案:4-2