第一节 走进原子核
[学习目标] 1.了解天然放射现象及其意义.2.知道放射性及放射性元素的概念.3.了解质子的发现过程.4.了解卢瑟福对原子核内粒子的猜想，及中子的发现过程.5.知道原子核的组成．
一、放射性的发现
1．放射性：物质放射出射线的性质叫做放射性．
2．放射性元素：具有放射性的元素叫放射性元素．能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素．
二、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
由质子和中子组成，它们统称为核子．
4．原子核的符号是：X.其中X是元素符号，A表示质量数，Z表示电荷数，中子数等于A－Z.
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)只有原子序数大于83的元素才具有放射性． (×)
(2)放射性的发现揭示了原子核结构的复杂性． (√)
(3)质子是卢瑟福用α粒子轰击铝核时发现的． (×)
(4)中子是查德威克用α粒子轰击铍核时发现的． (√)
(5)原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍． (√)
2．与原子核内部变化有关的现象是( )
A．电离现象 B．光电效应现象
C．天然放射现象 D．α粒子散射现象
C [电离现象是核外电子脱离原子核的束缚，光电效应是核外电子跃迁，α粒子散射现象也是在原子核外进行的，没有涉及原子核内部的变化，只有天然放射现象是在原子核内部发生的．]
3．一个Pa原子核内的质子数、中子数、核子数分别为( )
A．91个、91个、234个 B．143个、91个、234个
C．91个、143个、234个 D．234个、91个、143个
C [原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子，Pa的原子序数为91，即质子数为91，核子数为234，中子数等于核子数减去质子数，为234－91＝143，C选项正确，A、B、D选项错误．]
质子和中子的发现
1.质子的发现
(1)实验背景：电子的发现使人们认识到，原子不再是构成物质的基本单位．进一步研究发现，原子的中心有一个原子核，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量．原子核的结构如何？1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验．
(2)实验装置(如图)：
T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜、C真空容器．
(3)实验过程：容器C里放有放射性物质A，从A放射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光．
(4)实验现象：开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光．
(5)实验分析：容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．
(6)新粒子性质研究：
①把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为H或p.
②1925年，英国物理学家布拉凯特通过云室照片分析表明，α粒子击中氮原子核后形成一个复核，而这个复核不稳定，生成后随即发生变化，放出一个质子．
③人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子．
(7)实验结论：质子是原子核的组成部分．
2．中子的发现
(1)发现背景：有人猜想原子核是由质子组成的，但人们发现除氢元素外，所有元素的原子核的质量大体上是质子质量的整数倍，但原子核的电荷数仅仅是质量数的一半或者更少一些．
(2)猜想：原子核不仅仅是由质子组成的，卢瑟福预想原子核内存在着质量跟质子相近的不带电的中性粒子，他将其称为中子．
(3)研究过程．
①科学家在1930年利用Po放出的α射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线．
②1932年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图所示．
③1932年，查德威克进一步研究这种射线时发现，这种射线是一种不带电的、质量接近质子的粒子流，即是卢瑟福猜想的中子．
④结论：中子是原子核的组成部分．
【例1】 如图所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，下列说法正确的是( )
A．a为质子，b为中子
B．a为γ射线，b为中子
C．a为中子，b为γ射线
D．a为中子，b为质子
D [不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故D正确．]
1．卢瑟福发现质子后，预想到原子核中还有中子的存在，其判断依据与下列事实相符的是( )
A．电子数与质子数相等
B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D．质子和中子的质量几乎相等
C [ 卢瑟福发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或少一些，因此预想到在原子核内还存在有质量而不带电的中性粒子，即中子，故符合事实的是C.]
原子核的组成
1.原子核(符号X)
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．
3．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等于核子数．
(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，叫作原子核的电荷数．
(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，这个整数叫作原子核的质量数．
【例2】 已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)呈中性的镭原子，核外有几个电子？
[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＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
[答案] (1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88
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，也与元素的原子量不同．原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．
训练角度1：对原子核表示方法的理解
2．(多选)元素X的原子核可用符号X表示，其中a、b为正整数，下列说法正确的是( )
A．a等于此原子核中的质子数，b等于此原子核中的中子数
B．a等于此原子核中的中子数，b等于此原子核中的质子数
C．a等于此元素的原子处于电中性状态时核外电子数
D．b等于此原子核中的质子数加中子数
CD [符号X中，b为质量数，a为核电荷数，中子数为b－a，故A、B均错；当X为中性状态时，核外电子数等于a，又因核子数等于质量数，C、D对．]
训练角度2：对同位素的理解
3．同位素是指( )
A．质子数相同而核子数不同的原子
B．核子数相同而中子数不同的原子
C．核子数相同而质子数不同的原子
D．中子数相同而核子数不同的原子
A [原子序数相同(即核电荷数、质子数相同)而质量数不同(即核子数不同)的元素互为同位素．]
课 堂 小 结
知 识 脉 络
1.物质发射射线的性质称为放射性．放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象.
2.原子核由质子和中子组成.1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子，1932年查德威克证实了中子的存在.
3.1896年，法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人们研究原子核结构的序幕.
1．天然放射现象的发现揭示了( )
A．原子不可再分
B．原子的核式结构
C．原子核还可再分
D．原子核由质子和中子组成
C [本题涉及物理学史的一些知识．汤姆孙发现了电子说明原子也可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构；贝可勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也是有着复杂的结构的；天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分；卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用α粒子轰击铍核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的．所以正确选项为C.]
2．(多选)关于质子和中子，下列说法正确的是( )
A．原子核由质子和中子组成
B．质子和中子统称为核子
C．质子带正电，中子不带电
D．质子和中子都是卢瑟福通过实验发现的
ABC [中子是由查德威克发现的．]
3．(多选)Ra是镭Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法正确的是( )
A．它们具有相同的质子数和不同的质量数
B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
AC [原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这两种镭的原子，核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因它们的核外电子数相同，故它们的化学性质也相同．正确选项为A、C.]
4．某种元素具有多种同位素，能反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图 ( )
B [质量数等于质子数与中子数之和，因此当中子数N增大时，质量数A也会增大，选项A、D错误；又因为中子数N为零时，质子数不为零，所以质量数A不为零，选项B正确，C错误．]
课件43张PPT。第四章 原子核第一节 走进原子核234射线自发地放射性5质子质子6中子原子核 中子7质子电荷数质量数元素符号核子．中子8×√√×√9101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十二)
(时间：45分钟 分值：100分)
[基础达标练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．下列说法不正确的是( )
A．康普顿发现了电子
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型
C．贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
D．伦琴发现了X射线
A [汤姆生在研究阴极射线时发现了电子；卢瑟福通过α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型；贝克勒尔在1896年发现了铀和含铀的矿物的天然放射现象，使人们认识到原子核是有复杂结构的，伦琴用高速电子流撞击阴极发现了X射线．]
2．下列说法正确的是( )
A．玛丽·居里首先提出原子的核式结构
B．卢瑟福在α粒子的散射实验中发现了电子
C．普朗克在原子核人工转变实验中发现了中子
D．爱因斯坦为解释光电效应的实验提出了光子假说
D [卢瑟福首先提出原子的核式结构，故A错；卢瑟福在α粒子的散射实验中并没有发现电子，而是发现了质子，故B错；查德威克发现了中子，故C错．]
3．(多选)氢有三种同位素，分别是氕(H)，氘(H)，(H)，则( )
A．它们的质子数相等
B．它们的核外电子数相等
C．它们的核子数相等
D．它们的中子数相等
AB [氕、氘、的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确．]
4．(多选)C－NMR(核磁共振)可以用于含碳化合物的结构分析，下列有关C的说法正确的是( )
A．质子数为6
B．电子数为13
C．中子数为7
D．原子核的电荷量为6 C
AC [原子核的电荷数等于质子数，质量数等于质子数与中子数之和，原子核的电荷量等于核内所有质子电荷量的总和．故选项A、C正确．]
5．(多选)关于X，下列说法正确的是( )
A．它表示一个原子
B．它表示一个原子核
C．它表示原子核中有12个质子
D．它表示原子核中有12个核子
BC [X表示一个原子核，其中12表示原子核中的质子数，24表示原子核的质量数．]
6．两个同位素原子核的符号分别是X和Y，那么( )
A．M＝N B．A＝B
C．M－A＝N－B D．M＋N＝A＋B
B [两个同位素原子核一定具有相同的质子数，不同的中子数和质量数，因此：A＝B，M≠N，M－A≠N－B，只有选项B正确．]
二、非选择题(14分)
7．用符号表示以下原子核：
(1)铀238
(2)有6个中子的碳原子核
(3)核质量数为14的碳原子核
(4)核电荷数为8，核质量数为17的原子核
(5)α粒子
[解析] X中A表示质量数，Z表示质子数．
[答案] (1)U (2)C
(3)C (4)O (5)He
[能力提升练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分)
1．(多选)某种元素的原子核用X表示，下列说法中正确的是( )
A．原子核的质子数为Z
B．原子核的中子数为A－Z
C．原子核的质子数为A
D．原子核的质子数为A－Z
AB [根据原子核的符号的含义：A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为A－Z，所以A、B正确．]
2．(多选)下列说法正确的是( )
A.X与 nm－1Y互为同位素
B.X与mY互为同位素
C.X与Y中子数相同
D. U核内有92个质子，235个中子
BC [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X核与mY核质子数都为m，而质量数不同，所以互为同位素．C选项中，X核内中子数为n－m，Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同．D选项中U核内有143个中子，而不是235个中子．]
3．由原子核符号U，可知( )
A. U原子核中有质子235个
B. U原子核中有电子92个
C. U原子核中有中子235个
D. U原子核中有中子143个
D [原子核符号为X，A为核子数，Z为质子数，可见92U原子核中核子数是235个，质子数是92个，中子数为235－92＝143个，故A、B、C错误，D正确．]
4．(多选)以下说法中正确的是( )
A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电
B．原子核中的中子数一定跟核外电子数相等
C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分
D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子
CD [原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的原子核，故A错；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C对；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故D对．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(13分)有J、K、L三种原子核，已知J、K的核子数相同，K、L的质子数相同，请完成下列表格：
原子核
原子序数
质量数
质子数
中子数
J
9
18
K
Z
A
L
10
19
[解析] 由于K、L的质子数相同，故表中的Z＝10，J、K核子数相同，则表中的A＝18，然后根据原子序数＝质子数，质量数＝质子数＋中子数即可求解该题．
【答案】
原子核
原子序数
质量数
质子数
中子数
J
9
18
9
9
K
Z
A
10
8
L
10
19
10
9
6.(13分)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，据此求α粒子(He)的反粒子质量数为多少？电荷数为多少？
[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
