高中物理人教版选修1-2课件：3.2 原子与原子核的结构(共19张PPT)
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修1-2课件：3.2 原子与原子核的结构(共19张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 516.6KB | ||
| 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 | 2020-05-09 20:35:12 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
二、原子与原子核的结构
1.知道α粒子散射的实验和卢瑟福的原子的核式结构模型。
2.知道原子核的组成,知道什么是同位素。
3.知道什么是质量亏损,会用爱因斯坦质能方程计算核反应中的核能。
一
二
三
一、原子的核式结构模型
1.α粒子散射的实验
1909~1911年,卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验。
实验结果表明:绝大多数α粒子穿过金箔后仍大致沿原来的方向前进,但是少数α粒子发生了较大的偏转。
2.卢瑟福原子的核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内,这个核叫作原子核,带负电的电子在核外的空间运动着。
你知道原子、原子核有多大吗?
答案:原子直径的数量级为10-10 m,原子核直径的数量级为10-15 m。
一
二
三
二、原子核的组成
1.质子的发现
1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核打出的氢原子核,叫作质子,质子是原子核的组成部分。
2.中子的发现
卢瑟福猜想原子核内存在着质量跟质子相同,不带电的中子,查德威克通过实验发现了中子。
3.原子核的组成
(1)原子核是由质子和中子组成的,质子和中子统称为核子。
(2)原子核的质量数等于质子数与中子数的总和。
(3)原子核的电荷数等于它的质子数,等于原子序数。
(4)具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。
一
二
三
原子核核外的电子数与原子核核内的质子数有什么关系?
答案:相等。因为通常情况下原子不显电性。
一
二
三
三、质能方程
1.核反应
某种粒子与原子核发生相互作用,导致核的组成或核的状态发生了变化,这样的过程叫作核反应。
蕴藏在原子核中的能量称为核能。
2.质能方程
物体的能量与质量之间的关系是E=mc2,这就是爱因斯坦质能方程。
3.质量亏损
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,这叫作原子核的质量亏损。
一
二
三
核反应释放的能量十分巨大,你能举例说明吗?
答案:例如,1 mol碳完全燃烧放出393.5 kJ的热量,平均每个碳原子在燃烧过程中放出4 eV的能量,而一个质子和一个中子结合成氘核能释放2.2 MeV的能量。
一
二
一、α粒子散射实验
1.实验装置
2.α粒子大角度偏转的原因
由于电子质量远小于α粒子质量,所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转。当α粒子接近原子时,正电荷对它的作用就不同了,极少数α粒子距离正电荷很近时,就会受到很强的库仑斥力发生大角度偏转。
3.意义
(1)α粒子散射实验现象说明原子内部绝大部分是空旷的。
(2)α粒子散射实验为卢瑟福原子的核式结构模型提供了实验依据。
一
二
二、质量亏损与核能的计算
1.质量亏损
质量亏损是指组成原子核的核子的质量之和与原子核的质量之差。
2.核能的计算
当核反应完后,物体质量发生变化时,计算核能时,可先计算出质量亏损Δm,再用ΔE=Δmc2计算求得。
(1)核反应中释放或吸收的能量,可以先计算反应物和生成物的质量差,再用ΔE=Δmc2进行计算。
(2)运用ΔE=Δmc2时要注意统一单位。
一
二
拓展核反应方程的书写
(1)核反应中,质量数和电荷数都守恒。
(2)书写原子核的核反应方程时的注意事项:
①核反应指的是在原子核内部核子数发生相应的变化的反应,而化学反应指的是在原子核外最外层电子数发生变化的反应,两者存在本质的不同。
②核反应过程一般都不是可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向,不能用等号连接。
③核反应的生成一定要以实验事实为基础,不能依据两个守恒规律杜撰出生成物与核反应方程。
④核反应遵循质量数守恒,而不是质量守恒,核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。
一
二
类型一
类型二
【例题1】 卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( )
A.使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对α粒子的作用力
B.使α粒子产生偏转的力主要是库仑力
C.原子核很小,α粒子接近它的机会很少,所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进
D.能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子
解析:由于原子内部十分空旷,只有靠近原子核的α粒子才能发生大角度散射。选项B、C、D正确。
答案:BCD
题后反思α粒子散射实验现象,导致了卢瑟福核式结构模型的建立。极少数α粒子发生大角度偏转的原因是原子核和α粒子间静电斥力作用的结果。
类型一
类型二
类型一
类型二
点拨:由反应物和生成物的质量大小关系来判断反应是吸能反应还是放能反应,能量的多少可以用ΔE=Δmc2来计算。
解析:反应前总质量mN+m He=18.011 40 u,
反应后总质量mO+mH=18.012 69 u。
因为反应中质量增加,所以此反应为吸能反应,所吸收的能量为
ΔE=Δmc2
=(18.012 69-18.011 40)×1.660 5×10-27 kg×(3.0×108 m/s)2=2×10-13 J。
答案:吸能反应 2×10-13 J
题后反思反应物与生成物间的质量大小关系能说明反应过程是吸收能量还是放出能量,利用质能方程求核能的关键是准确计算出反应前后的质量差。
1 2 3 4
1关于卢瑟福核式结构学说的内容,下列说法正确的是 ( )
A.原子是一个质量均匀分布的球体
B.原子的质量几乎全部集中在原子核内
C.原子的正电荷全部集中在一个很小的核内
D.原子核的半径约为10-10 m
答案:BC
1 2 3 4
2在α粒子散射的实验中,图中画出了一些曲线,这些曲线中哪些可能是α粒子的径迹( )
A.a
B.b
C.c
D.d
解析:α粒子与原子核都带正电,它们之间是库仑斥力,因而C是不可能的;只有当α粒子与核十分接近时,才能发生大角度偏转,因而A不可能。故选BD。
答案:BD
1 2 3 4
3下列关于原子核结构说法正确的是( )
A.电子的发现说明了原子核内部还有复杂的结构
B.α粒子散射实验揭示了原子的核式结构
C.α粒子散射实验中绝大多数α粒子都发生了较大偏转
D.α粒子散射实验中有的α粒子发生较大偏转是α粒子与原子核发生碰撞所致
解析:电子的发现,证明了原子内部有带正电的物质,α粒子散射实验说明了原子内部很空,揭示了原子结构。
答案:BD
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二、原子与原子核的结构
1.知道α粒子散射的实验和卢瑟福的原子的核式结构模型。
2.知道原子核的组成,知道什么是同位素。
3.知道什么是质量亏损,会用爱因斯坦质能方程计算核反应中的核能。
一
二
三
一、原子的核式结构模型
1.α粒子散射的实验
1909~1911年,卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验。
实验结果表明:绝大多数α粒子穿过金箔后仍大致沿原来的方向前进,但是少数α粒子发生了较大的偏转。
2.卢瑟福原子的核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内,这个核叫作原子核,带负电的电子在核外的空间运动着。
你知道原子、原子核有多大吗?
答案:原子直径的数量级为10-10 m,原子核直径的数量级为10-15 m。
一
二
三
二、原子核的组成
1.质子的发现
1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核打出的氢原子核,叫作质子,质子是原子核的组成部分。
2.中子的发现
卢瑟福猜想原子核内存在着质量跟质子相同,不带电的中子,查德威克通过实验发现了中子。
3.原子核的组成
(1)原子核是由质子和中子组成的,质子和中子统称为核子。
(2)原子核的质量数等于质子数与中子数的总和。
(3)原子核的电荷数等于它的质子数,等于原子序数。
(4)具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。
一
二
三
原子核核外的电子数与原子核核内的质子数有什么关系?
答案:相等。因为通常情况下原子不显电性。
一
二
三
三、质能方程
1.核反应
某种粒子与原子核发生相互作用,导致核的组成或核的状态发生了变化,这样的过程叫作核反应。
蕴藏在原子核中的能量称为核能。
2.质能方程
物体的能量与质量之间的关系是E=mc2,这就是爱因斯坦质能方程。
3.质量亏损
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,这叫作原子核的质量亏损。
一
二
三
核反应释放的能量十分巨大,你能举例说明吗?
答案:例如,1 mol碳完全燃烧放出393.5 kJ的热量,平均每个碳原子在燃烧过程中放出4 eV的能量,而一个质子和一个中子结合成氘核能释放2.2 MeV的能量。
一
二
一、α粒子散射实验
1.实验装置
2.α粒子大角度偏转的原因
由于电子质量远小于α粒子质量,所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转。当α粒子接近原子时,正电荷对它的作用就不同了,极少数α粒子距离正电荷很近时,就会受到很强的库仑斥力发生大角度偏转。
3.意义
(1)α粒子散射实验现象说明原子内部绝大部分是空旷的。
(2)α粒子散射实验为卢瑟福原子的核式结构模型提供了实验依据。
一
二
二、质量亏损与核能的计算
1.质量亏损
质量亏损是指组成原子核的核子的质量之和与原子核的质量之差。
2.核能的计算
当核反应完后,物体质量发生变化时,计算核能时,可先计算出质量亏损Δm,再用ΔE=Δmc2计算求得。
(1)核反应中释放或吸收的能量,可以先计算反应物和生成物的质量差,再用ΔE=Δmc2进行计算。
(2)运用ΔE=Δmc2时要注意统一单位。
一
二
拓展核反应方程的书写
(1)核反应中,质量数和电荷数都守恒。
(2)书写原子核的核反应方程时的注意事项:
①核反应指的是在原子核内部核子数发生相应的变化的反应,而化学反应指的是在原子核外最外层电子数发生变化的反应,两者存在本质的不同。
②核反应过程一般都不是可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向,不能用等号连接。
③核反应的生成一定要以实验事实为基础,不能依据两个守恒规律杜撰出生成物与核反应方程。
④核反应遵循质量数守恒,而不是质量守恒,核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。
一
二
类型一
类型二
【例题1】 卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( )
A.使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对α粒子的作用力
B.使α粒子产生偏转的力主要是库仑力
C.原子核很小,α粒子接近它的机会很少,所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进
D.能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子
解析:由于原子内部十分空旷,只有靠近原子核的α粒子才能发生大角度散射。选项B、C、D正确。
答案:BCD
题后反思α粒子散射实验现象,导致了卢瑟福核式结构模型的建立。极少数α粒子发生大角度偏转的原因是原子核和α粒子间静电斥力作用的结果。
类型一
类型二
类型一
类型二
点拨:由反应物和生成物的质量大小关系来判断反应是吸能反应还是放能反应,能量的多少可以用ΔE=Δmc2来计算。
解析:反应前总质量mN+m He=18.011 40 u,
反应后总质量mO+mH=18.012 69 u。
因为反应中质量增加,所以此反应为吸能反应,所吸收的能量为
ΔE=Δmc2
=(18.012 69-18.011 40)×1.660 5×10-27 kg×(3.0×108 m/s)2=2×10-13 J。
答案:吸能反应 2×10-13 J
题后反思反应物与生成物间的质量大小关系能说明反应过程是吸收能量还是放出能量,利用质能方程求核能的关键是准确计算出反应前后的质量差。
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1关于卢瑟福核式结构学说的内容,下列说法正确的是 ( )
A.原子是一个质量均匀分布的球体
B.原子的质量几乎全部集中在原子核内
C.原子的正电荷全部集中在一个很小的核内
D.原子核的半径约为10-10 m
答案:BC
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2在α粒子散射的实验中,图中画出了一些曲线,这些曲线中哪些可能是α粒子的径迹( )
A.a
B.b
C.c
D.d
解析:α粒子与原子核都带正电,它们之间是库仑斥力,因而C是不可能的;只有当α粒子与核十分接近时,才能发生大角度偏转,因而A不可能。故选BD。
答案:BD
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3下列关于原子核结构说法正确的是( )
A.电子的发现说明了原子核内部还有复杂的结构
B.α粒子散射实验揭示了原子的核式结构
C.α粒子散射实验中绝大多数α粒子都发生了较大偏转
D.α粒子散射实验中有的α粒子发生较大偏转是α粒子与原子核发生碰撞所致
解析:电子的发现,证明了原子内部有带正电的物质,α粒子散射实验说明了原子内部很空,揭示了原子结构。
答案:BD
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