5.1原子核的组成 教案

5.1原子核的组成
〖教材分析〗
本节教材从放射性物质的的射线分成三束的实验事实出发，分别介绍了a射线，β射线和γ射线。通过研究这三种射线，确定了原子核内是由结构的。最后有卢瑟福和它的学生共同完成了原子核构造的猜想与验证，知道原子核由中子和质子组成。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念∶知道三种射线的特性，原子核的组成及其表示符号。
科学思维∶通过一些宏观实验，去猜测、探究微观结构，建立微观模型。
科学探究：分析天然放射现象和a粒子散射实验培养学生分析能力，揭示原子核的科学本质。
科学态度与责任∶尊重客观实验事实，认识到原子核可以再分。体会到极大极小的原理，感悟生命的渺小，更加的热爱生命。
〖教学重难点〗
教学重点：三种射线的本质，原子核的组成及表示方法，同位素的概念。
教学难点：原子核的组成及表示方法。
〖教学准备〗
多媒体课件等。
〖教学过程〗
核能是人类第一次利用除太阳以外的能量。（动图展示核电站）
核能是蕴藏在原子核内部的能量。核能的发现是人们探索微观物质结构的一个重大成果。人类通过许多方式利用核能，主要的途径是发电。
一、新课引入
关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射现象。
那么，人们是怎样从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核秘密的呢
二、新课教学
（一）天然放射现象
1.贝克勒尔的早期研究
1896年，贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使底片感光。这是铀原子本身的性质。（视频介绍新中国发现的铀矿，增加爱国主义教育。）
2.居里夫妇的研究
居里夫妇对铀和含铀的各种矿石进行了深入研究。他们研究了一种沥青铀矿，根据它的含铀量计算发出的射线不会太强。
①居里夫妇对最早提出了放射性的概念
②命名两种新元素：钋（Po）和镭（Ra）
3.放射性的概念
①放射性：物质发射射线的性质
②放射性元素：具有放射性的元素
③天然放射现象：放射性的元素自发地发出射线的现象
放射性并不是少数元素的专利，所有原子序数大于等于83的元素以及部分原子序数小于83的元素都具有放射性。
思考：研究这些放射现象有什么用呢？
通过对天然放射现象的研究，人们意识到原子核也是具有结构的，其内部发生了变化，才是产生放射性的原因。后来科学家发现原子核有更加基本的粒子组成，也就是质子和中子。
（二）射线的本质
自从发现了天然放射性现象，人们就一直在研究在射线究竟是什么？
1.研究方法
把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。
其中两束在磁场中向不同的方向偏转，证明它们是带电粒子流；另一束在磁场不偏转，说明它不带电。于是把这三者射线分别叫a射线，β射线和γ射线。
思考与讨论
如果a射线、β射线都是带电粒子流、接照图中标出的径迹判断，它们分别带什么电荷？
如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放可以使三种射线大致沿图的方向偏转
带电粒子在磁场中受到了洛伦兹力而偏转。 那么根据左手定则
①a射线向上偏转带正电荷
②β射线向下偏转带负电荷
③γ射线不偏转就不带电
如果不加磁场加电场，根据正负相吸的原理电场线向左的。则右边正电左边负电荷。
三种射线
三种射线的本质、射出速度和电离性一定要记牢。
成分 速度 电离能力 穿透能力
a射线 氦原子核 1/10光速 很强 较弱
β射线 电子流 接近光速 较弱 较强
γ射线 电磁波 光速 更弱 很强
3.射线的来源
实验发现，如果一种元素具有放射性，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，即
射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。
拓展学习：威尔逊云室
由微观粒子构成的射线，肉眼是看不见的。但是，射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，会显示射线的存在。威尔逊云室就是一种常用的射线探测装置。（动图展示射线通过云室）
（三）原子核的组成
1.发现质子
1919年，卢瑟福用a粒子轰击氮原子核发现质子。
质子，用字母P表示。质子带正电，电量为电子电量，质量：mp=1.672×10-27kg。
后来人们从各种其他物质中也后续出来质子，说明质子是原子核的组成部分。
思考与讨论
原子核是只由质子组成的吗 如果原子核中只有质子，那么，任何一种原子核的盾量与电荷量之比，都应该等于质子的质量与电荷量之比。但事实是这样的吗
分析：如果原子核是只由质子组成：
而实际却是：
说明原子核还有其他组成部分
2.发现中子
猜想:卢瑟福认为原子核内部存在中子。
实验：查德威克利用实验验证猜想，发现中子。
中子不带电，用n表示，质量与质子质量接近。
3.原子核的组成
原子核由质子和中子组成，组成原子核的质子和中子通称为核子。
除此之外，科学史上相关的重要实验和结论还有两个，最早的是证明原子具有结构，它是通过阴极射线的实验证明。由此知道原子内部存在电子。再往后是原子具有核式结构，是卢瑟福的a粒子散射实验，证明了原子由原子核与核外电子组成。总之，要把这三个实验与其对应的结论分辨清楚。
原子具有结构 原子具有核式结构 原子核具有结构
重要实验 阴极射线 a粒子散射实验 天然放射性
结论 原子内部存在电子 原子由原子核与核外电子组成 原子核由更加基本的粒子组成（质子和中子）
4.原子核的表示方法
由于中子不带电，原子核所带的电荷等于核内质子电荷的总和。所以，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，用Z表示。即
①核电荷数Z=质子数=原子序数=荷外电子数
原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫作原子核的质量数，用A表示。即
质量数A=核子数=质子数+中子数
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，而原子核的质量数就是核内的核子数。
原子核常用符号表示，X为元素符号，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数（即原子序数）。
当我们写一个原子核X时，将A写在左上角，将Z写在左下角。氦原子核（阿尔法a粒子）可以表示为，它有2个质子和2 个中子，所以电荷数是2，质量数是4。
5.同位素
具有相同质子、不同中子数的原子互称同位素。在元素周期表中处于同一位置。
氢的三种同位素氕，氘，氚，他们具有相同的化学性质。
科学漫步：天然放射现象的发现
1895年末，德国物理学家伦琴发现了一种新的射线——X射线，即伦琴射线。它具有一定的辐射性。（动图展示拍片）
课堂练习
例1：人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从（ ）
发现电子开始
发现质子开始
进行a粒子散射实验开始的
发现天然放射现象开始的
解析：自从贝科勒发现天然放射现象，科学家对放射性元素、射线的组成、产生的原因进行了大量研究，逐步认识到原子核的复杂结构，故选项D正确。
例2：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
解析：根据三种射线的贯穿本领，可知①为a射线，②为β射线，③为γ射线，a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。
例3：若用x代表一个中性原子的核外的电子数，y代表磁原子的原子核内的质子数，z代表磁原子的原子核内的中子数，则对的原子来说，x、y、z分别是多少？
解析：左下标示质子数，左上标示质量数，则y=8。
中性原子的核外电子数等于质子数，所以x=8。
中子数等于质量数减去质子数，z=17-8=9。
〖板书设计〗
5.1原子核的组成
一、天然放射现象
二、放射性的本质
成分 速度 电离能力 穿透能力
a射线 氦原子核 1/10光速 很强 较弱
β射线 电子流 接近光速 较弱 较强
γ射线 电磁波 光速 更弱 很强
三、原子核的组成
1.质子p：它是氢原子核，带正电，电量与电子相等。
2.中子n：不带电，质量与质子相等。
3.原子核：由质子和中子组成
原子具有结构 原子具有核式结构 原子核具有结构
重要实验 阴极射线 a粒子散射实验 天然放射性
结论 原子内部存在电子 原子由原子核与核外电子组成 原子核由更加基本的粒子组成（质子和中子）
4.核电荷数Z=质子数=原子序数=荷外电子数
5.质量数A=核子数=质子数+中子数
6.具有相同质子、不同中子数的原子互称同位素。
〖教学反思〗
本节的内容比较抽象，学生的生活经验也没有涉及到这方面的知识，这就给上课造成了一定的困难。理清楚认识原子核内部结构的出发点时天然放射现象，通过实验事实——猜想——实验验证的过程，在课本中也有体现。上课时注意做好猜想与假设的环节。
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