第三章 3.2原子与原子核的结构 教学课件(共44张PPT)
文档属性
| 名称 | 第三章 3.2原子与原子核的结构 教学课件(共44张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-02-03 16:03:11 | ||
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文档简介
(共44张PPT)
新课导入
让我们先来看看原子的结构。
各种各样的原子结构
前面我们已经讲过了，人们认识原子核的结构就是从天然放射性现象开始的，那么原子核的结构是什么样的呢，下面让我们在这节课里研究一下。
2.原子与原子核的机构
第三章 核能
教学目标
1. 知识与能力
了解α散射实验。
了解爱因斯坦质能方程的含义。
2 . 过程与方法
了解从分析实验结果得到的提出原子核式结构学说的过程。
体会物理学解决“黑箱问题”的方法。
了解原子核结构的发现史，感受前辈科学家不惜努力的献身精神和人格魅力，以及科学之美。
3 . 情感态度与价值观
了解α散射实验，了解从分析实验结果到提出的原子的核式结构学说的过程。
教学重难点
1、原子的核式结构模型
2、原子核的组成
本节导航
3、质能方程
1、原子的核式结构模型
在原子核的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。
实验过程
下面的就是我们在α散射实验中需要用到的实验仪器。
α粒子散射实验
实验现象
绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上沿原方向前进
少数α粒子发生了较大的偏转
极少数α粒子偏转角度超过900 ,有的甚至达到1800
2、汤姆生模型也不可能产生大角度偏转。
3、1?m厚的金箔包含有10-6/10-10=104个原子层。
4、大角度（几乎1800）偏转，说明α粒子受到很大的库仑力的作用。
结果分析
1、电子不可能使α粒子产生大角度的散射。
原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有全部质量,电子在正电体的外面运动.
卢瑟福的核式结构模型
2、原子核的组成
卢瑟福观察原子核破裂的装置
D
S
质子的发现
1919年，卢瑟福用?粒子作为高速“炮弹”来轰击氮原子核，首先实现了原子核的人工破裂。
用?粒子轰击氮原子核，能释放氢核，用硼、氟、钠、铝、磷等做实验，也能打出氢核。
氢核定义为“质子”。
每个原子核都由氢核构成。
原子量始终是氢原子量的整数倍。
卢瑟福得出结论：
那么是不是原子核中只有质子呢？
任何一种原子核的电荷量与质量之比是否等于质子的电荷量与质子之比呢？
实际上不是这样的！卢瑟福猜想：原子核内还有其他粒子，它的质量和质子相同，但是不带电——中子。
1、卢瑟福的预言
2、查德威克从实验中找到中子，获1935年诺贝尔物理学奖。
1930年，德国物理学家玻特和贝克发现利用?粒子轰击铍元素时，产生了一种穿透力极强而且不受电场或磁场影响的射线。
中子的发现
1932年，伊莲娜和约里奥·居里发现，这些新射线能将运动速度极快的氢核从石蜡中释放出来，断言这种射线是?射线。
德国著名生物学家巴斯德所说：“在观察的领域里，机遇只偏爱那些有准备的头脑。”
原子
原子核
电子
质子
中子
4、原子核
3、发现中子的意义：不仅揭示了原子核的组成，而且为原子核物理的研究提供了有力的武器
1932年，前苏联伊凡宁柯与海森伯提出原子核由质子和中子组成的理论。
核子
质子
中子
原子质量单位
原子核的符号
X：元素的化学符号
Z：质子数（原子序数）
N：中子数
核子数（质量数）
氢核：
氘核 （ ）
氚核 （ ）
核素：具有确定的Z和N的原子核对应的原子
原子核的尺寸：
问题：
原子核内是同种电荷
原子核内新型的力：核力
5、举例(同位素)
3、质能方程
爱因斯坦核他的质能方程
质能方程是什么？
某种粒子和原子核发生相互作用，导致核的组成或者核的状态发生了变化，这个过程叫做核反应。
质能方程是什么？
爱因斯坦在建立相对论时指出，物体的能量与质
量之间存在着联系，这种联系就是质能方程
E＝mc^2
课堂小结
在原子核的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。
1. 原子的核式结构：
2. 原子核的组成：
原子核由带正电的质子和不带电的中子组成
课堂练习
1.有关科学家和涉及的事实，正确的说法是（ ）
A.居里夫妇用粒子轰击铝箔时发现了正电子
B.卢瑟福的原子结构学说成功地解释了氢原子的发 光现象
C.麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用 实验方法给予了证实
D.玻尔建立了量子理论，解释了各种原子发光现象
AC
解析：此题属于科学常识记忆。
2.下列叙述中，不符合物理学史的有（? ）
? A.爱因斯坦建立了质能方程
? B.麦克斯韦用实验证明了电磁波的存在
? C.卢瑟福提出了原子的核式结构学说
? D.居里夫妇发现了天然放射性现象
解析：贝克勒尔发现的天然放射性现象，所以D不对。
D
3.下列现象中，与原子核内部变化有关的是（ ）
A．α粒子散射现象 B．天然放射现象
C．光电效应现象 D．原子发光现象
B
解析：α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故C项错误；原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化，故D项错误。
4.一静止的92232U 核转变为90228Th核时放出一α粒子，已知92232U ，90228Th和 24He的原子量分别为M0、M1、M2，求放出的α粒子初动能。
解析:设M0、M1和M2分别是92232U ，90228Th和 24He核的质量，则由质能方程可得，在这个核反应的过程中释放出来的核能，亦即反应后产生的90228Th和 24He的总动能E，E=（m0-m1-m2）C2
由于92232U原子包含92232U 核和核外92个电子，故92232U原子的质量为：M0/N= m0+92 me 。
其中N为阿佛加德罗常数，me是电子质量。同理：M1/N= m1+90me ；M2/N= m2+2 me 。
代入即可解得：E=（ M0+M1+M2）C2/N
由于反应前后总动量守衡，若p1和p2分别为反应后90228Th和 24He的动量，则有p1-p2=0，p1=p2。这样90228Th和 24He的动能分别为：m1v12/2= p12/(2m1)，m2v22/2= p22/(2m2)，于是总动能E为：E= p12/(2m1)+p22/(2m2)，即α粒子初动能为E2= p22/(2m2)=m1E/(m1+m2)=E（M1/N-90me ）/（M1/N+M2/N-92 me ），如果忽略电子的质量me ，则α粒子初动能为E2=M1（M0-M1-M2）C2/N（M1+M2）
习题解答
1. 解：
原子由原子核和核外电子组成。原子中心有个很小的核，它集中了原子的全部正电荷核几乎全部的质量，这个核叫做原子核，带负电的电子在核外空间运动着。原子核由质子和中子组成。
2.解：
α 粒子发生大角度的散射，不可能是α粒子与原子中电子碰撞的结果，因为电子的质量很小，由力学知识可知电子不会对α粒子的运动产生影响；大角度散射，说明α粒子撞到了质量很大的带正电的物质；而发生这一现象额α粒子很少，又说明那个“质量很大的带正电的物质”分布在很小的空间里，因此设想原子中的正电荷与原子的质量一定集中在一个很小的核上。
3.解:
A和B是正确的。
4.解：
原子核的质量比组成它的所有质子和中子的质量之和要略小一点。这个现象叫做原子核的质量亏损。由只能方程可得，上述所说的质量亏损对应着原子核的状态变化时，能量的变化——核能 。
新课导入
让我们先来看看原子的结构。
各种各样的原子结构
前面我们已经讲过了，人们认识原子核的结构就是从天然放射性现象开始的，那么原子核的结构是什么样的呢，下面让我们在这节课里研究一下。
2.原子与原子核的机构
第三章 核能
教学目标
1. 知识与能力
了解α散射实验。
了解爱因斯坦质能方程的含义。
2 . 过程与方法
了解从分析实验结果得到的提出原子核式结构学说的过程。
体会物理学解决“黑箱问题”的方法。
了解原子核结构的发现史，感受前辈科学家不惜努力的献身精神和人格魅力，以及科学之美。
3 . 情感态度与价值观
了解α散射实验，了解从分析实验结果到提出的原子的核式结构学说的过程。
教学重难点
1、原子的核式结构模型
2、原子核的组成
本节导航
3、质能方程
1、原子的核式结构模型
在原子核的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。
实验过程
下面的就是我们在α散射实验中需要用到的实验仪器。
α粒子散射实验
实验现象
绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上沿原方向前进
少数α粒子发生了较大的偏转
极少数α粒子偏转角度超过900 ,有的甚至达到1800
2、汤姆生模型也不可能产生大角度偏转。
3、1?m厚的金箔包含有10-6/10-10=104个原子层。
4、大角度（几乎1800）偏转，说明α粒子受到很大的库仑力的作用。
结果分析
1、电子不可能使α粒子产生大角度的散射。
原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有全部质量,电子在正电体的外面运动.
卢瑟福的核式结构模型
2、原子核的组成
卢瑟福观察原子核破裂的装置
D
S
质子的发现
1919年，卢瑟福用?粒子作为高速“炮弹”来轰击氮原子核，首先实现了原子核的人工破裂。
用?粒子轰击氮原子核，能释放氢核，用硼、氟、钠、铝、磷等做实验，也能打出氢核。
氢核定义为“质子”。
每个原子核都由氢核构成。
原子量始终是氢原子量的整数倍。
卢瑟福得出结论：
那么是不是原子核中只有质子呢？
任何一种原子核的电荷量与质量之比是否等于质子的电荷量与质子之比呢？
实际上不是这样的！卢瑟福猜想：原子核内还有其他粒子，它的质量和质子相同，但是不带电——中子。
1、卢瑟福的预言
2、查德威克从实验中找到中子，获1935年诺贝尔物理学奖。
1930年，德国物理学家玻特和贝克发现利用?粒子轰击铍元素时，产生了一种穿透力极强而且不受电场或磁场影响的射线。
中子的发现
1932年，伊莲娜和约里奥·居里发现，这些新射线能将运动速度极快的氢核从石蜡中释放出来，断言这种射线是?射线。
德国著名生物学家巴斯德所说：“在观察的领域里，机遇只偏爱那些有准备的头脑。”
原子
原子核
电子
质子
中子
4、原子核
3、发现中子的意义：不仅揭示了原子核的组成，而且为原子核物理的研究提供了有力的武器
1932年，前苏联伊凡宁柯与海森伯提出原子核由质子和中子组成的理论。
核子
质子
中子
原子质量单位
原子核的符号
X：元素的化学符号
Z：质子数（原子序数）
N：中子数
核子数（质量数）
氢核：
氘核 （ ）
氚核 （ ）
核素：具有确定的Z和N的原子核对应的原子
原子核的尺寸：
问题：
原子核内是同种电荷
原子核内新型的力：核力
5、举例(同位素)
3、质能方程
爱因斯坦核他的质能方程
质能方程是什么？
某种粒子和原子核发生相互作用，导致核的组成或者核的状态发生了变化，这个过程叫做核反应。
质能方程是什么？
爱因斯坦在建立相对论时指出，物体的能量与质
量之间存在着联系，这种联系就是质能方程
E＝mc^2
课堂小结
在原子核的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。
1. 原子的核式结构：
2. 原子核的组成：
原子核由带正电的质子和不带电的中子组成
课堂练习
1.有关科学家和涉及的事实，正确的说法是（ ）
A.居里夫妇用粒子轰击铝箔时发现了正电子
B.卢瑟福的原子结构学说成功地解释了氢原子的发 光现象
C.麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用 实验方法给予了证实
D.玻尔建立了量子理论，解释了各种原子发光现象
AC
解析：此题属于科学常识记忆。
2.下列叙述中，不符合物理学史的有（? ）
? A.爱因斯坦建立了质能方程
? B.麦克斯韦用实验证明了电磁波的存在
? C.卢瑟福提出了原子的核式结构学说
? D.居里夫妇发现了天然放射性现象
解析：贝克勒尔发现的天然放射性现象，所以D不对。
D
3.下列现象中，与原子核内部变化有关的是（ ）
A．α粒子散射现象 B．天然放射现象
C．光电效应现象 D．原子发光现象
B
解析：α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故C项错误；原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化，故D项错误。
4.一静止的92232U 核转变为90228Th核时放出一α粒子，已知92232U ，90228Th和 24He的原子量分别为M0、M1、M2，求放出的α粒子初动能。
解析:设M0、M1和M2分别是92232U ，90228Th和 24He核的质量，则由质能方程可得，在这个核反应的过程中释放出来的核能，亦即反应后产生的90228Th和 24He的总动能E，E=（m0-m1-m2）C2
由于92232U原子包含92232U 核和核外92个电子，故92232U原子的质量为：M0/N= m0+92 me 。
其中N为阿佛加德罗常数，me是电子质量。同理：M1/N= m1+90me ；M2/N= m2+2 me 。
代入即可解得：E=（ M0+M1+M2）C2/N
由于反应前后总动量守衡，若p1和p2分别为反应后90228Th和 24He的动量，则有p1-p2=0，p1=p2。这样90228Th和 24He的动能分别为：m1v12/2= p12/(2m1)，m2v22/2= p22/(2m2)，于是总动能E为：E= p12/(2m1)+p22/(2m2)，即α粒子初动能为E2= p22/(2m2)=m1E/(m1+m2)=E（M1/N-90me ）/（M1/N+M2/N-92 me ），如果忽略电子的质量me ，则α粒子初动能为E2=M1（M0-M1-M2）C2/N（M1+M2）
习题解答
1. 解：
原子由原子核和核外电子组成。原子中心有个很小的核，它集中了原子的全部正电荷核几乎全部的质量，这个核叫做原子核，带负电的电子在核外空间运动着。原子核由质子和中子组成。
2.解：
α 粒子发生大角度的散射，不可能是α粒子与原子中电子碰撞的结果，因为电子的质量很小，由力学知识可知电子不会对α粒子的运动产生影响；大角度散射，说明α粒子撞到了质量很大的带正电的物质；而发生这一现象额α粒子很少，又说明那个“质量很大的带正电的物质”分布在很小的空间里，因此设想原子中的正电荷与原子的质量一定集中在一个很小的核上。
3.解:
A和B是正确的。
4.解：
原子核的质量比组成它的所有质子和中子的质量之和要略小一点。这个现象叫做原子核的质量亏损。由只能方程可得，上述所说的质量亏损对应着原子核的状态变化时，能量的变化——核能 。