2019-2020学年高中物理 第十九章 原子核 1 原子核的组成课件 新人教版选修3-5

1原子核的组成学习目标素养提炼1.知道什么是放射性及放射性元素．2.了解三种射线的本质，知道其特点．3.了解原子核的组成，知道原子核的表示方法，理解原子序数、核电荷数、质量数之间的关系．4.了解同位素的概念.物理观念：天然放射现象、放射性元素、α射线、β射线、γ射线．科学思维：三种射线的本质、特点及应用．科学探究：三种射线的穿透本领.01课前自主梳理02课堂合作探究03随堂演练达标04课后达标检测一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家发现某些物质具有放射性．2．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、．3．放射性元素自发地发出射线的现象叫．贝可勒尔钋(Po)镭(Ra)天然放射现象[判断辨析](1)放射性元素发出的射线可以直接观察到．()(2)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．()(3)放射性元素的放射性都是自发的现象．()××√二、射线到底是什么1．三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是，另一束在磁场中，说明这一束不带电，这三束射线分别叫作α射线、β射线、γ射线．带电粒子流不偏转2．α、β、γ三种射线的比较种类α射线β射线γ射线组成高速流高速流流(高频电磁波)带电荷量2e－e0速率0.1c0.99c贯穿本领最弱用一张纸就能挡住较强能穿透几毫米的最强能穿透几厘米的电离作用较弱氦核电子光子c铝板铅板很强很弱[思考]怎样用电场、磁场判断三种射线的带电性质？提示：(1)让三种射线通过匀强电场，由于γ射线不偏转，说明不带电；α射线偏转方向和电场方向相同，带正电；β射线偏转方向和电场方向相反，带负电．(2)让三种射线通过匀强磁场，由于γ射线不偏转，说明不带电；α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质．三、原子核的组成1．原子核的组成原子核由组成，质子和中子统称为．2．原子核的符号3．同位素：具有相同的而不同的原子核，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.质子和中子核子质子数中子数质子数质子数中子数同一位置[思考]一个铅原子质量数为207，原子序数为82，其核外电子有多少个？中子数又是多少？提示：铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电荷量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系知，铅原子核的中子数为207－82＝125(个).要点一天然放射现象的三种射线[探究导入]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什么问题？提示：(1)说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．(2)根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式r＝mvqB可知，α粒子的mq应大于β粒子的mq，即α粒子的质量应较大．1．三种射线的比较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)带电荷量2e－e0质量4mpmp1836静止质量为零符号42He0－1eγ速度0.1c0.99cc在电磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转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2.三种射线在电场、磁场中的偏转(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图甲所示．(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示．[特别提醒](1)元素的放射性与元素的存在状态、外界温度和压强等无关．(2)放射性元素发出的射线与核外电子无关，射线来自原子核．[典例1]一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a和射线b分别为()A．αβB．βγC．γαD．γβ[思路点拨]解答本题可按以下思路分析：(1)根据射线的贯穿本领明确穿过铝箔的两种射线．(2)由偏转情况明确两种射线的种类．[解析]放射源发射的α、β和γ三种射线中，α射线的穿透本领最弱，一张普通的纸就能挡住，不会穿过铝箔，β射线的穿透本领较强，能穿透几毫米的铝箔，γ射线的穿透本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，故穿过铝箔的是β和γ射线，A、C错；其中γ射线是光子流不带电(电中性)，在电场中不偏转，是射线a，β射线带负电，在电场中发生偏转，是射线b，故B错，D对．[答案]D[总结提升]三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．(3)α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反．1.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示．两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则()A．a为电源正极，到达A板的为α射线B．a为电源正极，到达A板的为β射线C．a为电源负极，到达A板的为α射线D．a为电源负极，到达A板的为β射线解析：由题图可知，两板间为匀强电场，到达两极板的粒子做类平抛运动，加速度a＝qEm，尽管β射线的初速度是α射线的初速度的近十倍，但β粒子的比荷qm是α粒子的几千倍，所以β粒子的偏转程度较大，因此到达A极板的是β射线，可知A板带正电，a为电源的正极，B正确．答案：B2．如图甲、乙所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()答案：C要点二原子核的组成[探究导入]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？提示：(1)说明质子是原子核的组成部分．(2)说明原子核除了质子外还有其他粒子．1．原子核的大小、组成和同位素原子核大小：很小，半径为10－15m～10－14m组成质子：电荷量e＝＋1.6×10－19C质量：mp＝1.6726231×10－27kg中子：电荷量e＝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．原子核的符号和数量关系(1)符号：AZX.(2)基本关系：核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．[特别提醒]原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数称为原子核的质量数，因此，质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同的，如质子和中子的质量数相同均为1，但它们的质量不同，中子的质量比质子的质量约大千分之一．[典例2]据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素．新元素有两种同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子，试问：(1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子数各为多少？(2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？(3)若用X表示117号元素的元素符号，该元素的两种同位素用原子核符号如何表示？[思路点拨]解答本题应注意以下三点：(1)原子核的质子数与原子序数相等．(2)原子呈中性，核外电子数等于核内质子数．(3)原子核的质量数等于质子数与中子数之和．[解析](1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数，等于核内质子数，故117号元素的核电荷数和核内质子数均为117；原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也为117.(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元素中子数为176的原子核的质量数为117＋176＝293，中子数为177的原子核的质量数为117＋177＝294.(3)原子核的符号一般用AZX表示，其中A表示质量数，Z表示核电荷数，由前两问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为176的原子核的符号为293117X，中子数为177的原子核的符号为294117X.[答案](1)均为117均为117(2)293294(3)293117X294117X3．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对23490Th的原子来说()A．x＝90，y＝90，z＝234B．x＝90，y＝90，z＝144C．x＝144，y＝144，z＝90D．x＝234，y＝234，z＝324解析：质量数＝质子数＋中子数，中性原子中：质子数＝核外电子数，所以选B项．答案：B4．(多选)下列说法正确的是()A.nmX与nm－1Y互为同位素B.nmX与n－1mY互为同位素C.nmX与n－2m－2Y中子数相同D.23592U核内有92个质子，235个中子解析：A选项中，X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素；B选项中nmX核与n－1mY核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素；C选项中nmX核内中子数为n－m，n－2m－2Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同；23592U核内有143个中子，而不是235个中子．故B、C正确．答案：BC三种射线的应用1．三种射线的特性(1)α粒子电离作用最强，贯穿本领最弱，用纸能挡住．(2)β粒子电离作用较弱，贯穿本领较强，能穿透几毫米的铝板．(3)γ粒子电离作用很弱，贯穿本领最强，能穿透几厘米的铝板．2．三种射线的应用(1)α粒子电离作用强，可以用于消除机器在运转中因摩擦产生的有害静电．(2)利用β粒子的贯穿本领可以检测和控制薄铝板的生产．(3)γ粒子贯穿本领最强，可以用来检查金属内部有无砂眼和裂纹．5．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到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节得________些．解析：因β射线刚好能穿过几毫米厚的铝板，故β射线对厚度起主要作用．通过铝板的粒子数超标是指通过铝板的粒子个数太多，铝板的厚度偏薄，应加大铝板的厚度，即将M、N两轧辊间距离调大一些．答案：β大1．(天然放射现象的认识)发现天然放射现象的意义在于使人类认识到()A．原子具有一定的结构B．原子核具有复杂的结构C．原子核中含有质子D．原子核中含有质子和中子解析：发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核可以再分，具有复杂的结构，选项B正确．答案：B2．(三种射线的特性)(多选)天然放射性物质的射线包含三种成分，下列说法中正确的是()A．α射线的本质是高速氦核流B．β射线是不带电的光子流C．三种射线中电离作用最强的是γ射线D．一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线解析：α射线的本质是高速氦核流，β射线是高速电子流，A正确，B错误．三种射线中电离作用最强的是α射线，C错误；一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线，D正确．答案：AD3．(原子核的组成及同位素)以下说法正确的是()A.22286Rn为氡核，由此可知，氡核的质量数为86，氡核的质子数为222B.94Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．同一元素的两种同位素具有相同的质量数D．同一元素的两种同位素具有不同的中子数解析：A项氡核的质量数为222，质子数为86，所以A错误；B项铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错误；由于质子数相同而中子数不同的原子核互称为同位素，即它们的质量数不同，因而C错误，D正确．答案