原子核结构探秘
石家庄市鹿泉区第二中学 梁素敏
人教版高中物理选修3--5
第十九章第一节
秦山核电站
探寻地球年龄
人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的?
人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的。
科学足迹
探索微观世界的方法
一、天然放射现象
1、观察宏观现象
2、猜想
3、反复试验,验证猜想
4、得出科学结论
探索微观世界的方法
一、天然放射现象
1、观察宏观现象
2、猜想
3、反复试验,验证猜想
4、得出科学结论
1896年,法国物理学家贝克勒尔发现一种能够使照相底片感光的神秘射线
探索微观世界的方法
一、天然放射现象
1、观察宏观现象
2、猜想
3、反复试验,验证猜想
4、得出科学结论
这种射线不是X射线,
它来自原子核内部
探索微观世界的方法
一、天然放射现象
1、观察宏观现象
2、猜想
3、反复试验,验证猜想
4、得出科学结论
居里夫妇用不同元素进
行实验,发现钍、钋、
镭等,都具有放射性
探索微观世界的方法
一、天然放射现象
1、观察宏观现象
2、猜想
3、反复试验,验证猜想
4、得出科学结论
放射现象与元素种类有
关,发生在原子核内部。
1、物质发射射线的性质称为放射性
2、具有放射性的元素称为放射性元素
3、放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象
一、天然放射现象
?天然放射现象在自然界是大量存在的,具有天然放射性的元素种类很多。
天然放射现象
?原子序数小于83的元素,有的也具有放射性.
放大了1000 倍的铀矿石
?研究发现,原子序数大于或等于83的所有元素,都能自发的放出射线。
放射性现象中放出的射线是什么?
它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外,还有些什么性质呢?
这些射线带不带电?
二、射线到底是什么?
思考与讨论:
利用什么方法可以将天然放射线分离开来,并加以鉴别?
× × × × ×
× × × × ×
× × × × ×
× × × × ×
如果α射线、β射线都是带电粒子流,据图中径迹判断 ,它们分别带什么电荷?
方法一:利用磁场
α射线+
γ射线,不带电
思考与讨论:
β射线-
如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质,两个电极怎样放置才可以使三种射线大致沿原图方向偏转?
方法二:利用电场
思考与讨论:
-
+
根据射线的偏转情况确定:偏转较小的一束射线由带正电荷的粒子组成,我们把它叫做α射线,
α射线由带正电的α粒子组成。进一步研究表明α粒子就是氦原子核.
由于α粒子的质量较大,所以α射线的穿透本领最小,我们用一张厚纸就能把它挡住.
α射线
与α射线偏转方向相反的那束射线带负电荷,我们把它叫做β射线.
β射线由带负电的粒子(β粒子)组成,进一步研究表明β粒子就是电子.
β射线的穿透本领较强,很容易穿透黑纸,还能穿透几毫米厚的铝板.
β射线
中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线,研究表明,γ射线的实质是一种波长极短的能量很高的电磁波,它不带电,是中性的.
γ射线的穿透本领极强,一般薄金属板都挡不住它,它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板.
γ射线
天然放射现象
射线
射线
射线
电离能力
贯穿能力
速度
成分
氦原子核
高速
电子流
高能量
电磁波
1/10光速
接近光速
光速
弱
较强
很强
很强
较弱
更小
阅读课文填写表格:
3、元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质?放射性的发现有何重要意义?
实验发现:如果一种元素具有放射性,那么不论它是以单质的形式存在,还是以某种化合物的形式存在,放射性都不受影响,即放射性与元素所处的化学状态无关。
放射性的强度也不受温度、外界压强的影响,即放射性与元素存在的状态无关。是原子核的性质,而不是原子的性质。
表明原子核也有内部结构,而且原子核还可以发生变化,成为另一种原子核。
放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的,这表明原子核也有内部结构.
三、原子核的组成
原子核内究竟还有什么结构?
原子核又是由什么粒子组成的呢?
质子的发现
研究表明:质子的性质和氢原子核的性质完全相同,所以质子就是氢原子核.
1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核,得到了
质子 p
He +
4
2
N
14
7
0 +
17
8
H
1
1
同样的方法,从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。
原子核是否只是由质子组成呢?
核的质量
质子质量
核的电量
质子电量
?
1920年,卢瑟福猜想:可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在,他把它叫做中子。
核的质量
质子质量
核的电量
质子电量
>
-----质子是原子核的组成部分。
中子的发现
1932年英国物理学家查德威克用α粒子轰击铍发现了中子 n。
n
C
He
Be
12
6
9
4
1
0
4
2
+
+
研究证明中子的质量和质子的质量基本相同,但是不带电,是中性粒子.
在对各种原子核进行的实验中,发现质子和中子是组成原子核的两种基本粒子.
中子的发现
1.原子核的组成:
2.原子核中的三个整数:
1)核子数:质子和中子质量相差很小,统称为核子。质子数和中子数之和叫核子数.
2)电荷数(Z):原子核所带的电荷总是质子数的整数倍,用这个整数表示电荷量.
3)质量数(A):原子核的质量等于质子和中子的质量和,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个整数叫质量数.
质子和中子(统称核子 )
原子核的组成
中子
质子
统称核子
U
He
H
1
1
4
2
235
92
原 子 核 的 组 成
10-15m
(核)电荷数
X
A
Z
质量数
元素符号
X 表示
元素符号
Z表示电荷数
A表示质量数
3.原子核中的两个等式:
(1)电荷数=质子数=原子序数=荷外电子数
(2)质量数=核子数=质子数+中子数
——氦原子核
有2个质子,质量数为4 ,2个中子
——铀原子核
有92个质子,质量数为235,143个中子。
课堂练
1、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)质量数为14的碳原子核;
(4)电荷数为8、质量数为17的原子核;
(5)α粒子。
238
92
U
课堂练
2、说出以下原子核的质子数、中子数:
(1)钾40;
(2) ;
(3) 。
4、同位素:
质子数相同(原子序数相同),中子数不同的原子(质量数自然不同),互为同位素。
同一元素的不同种同位素在元素周期表上具有相同的位置及相同的化学性质。
氢的同位素
同一种元素的多种同位素中,有稳定的,也有不稳定的。不稳定的同位素会自发地放出粒子或正负电子,衰变为新的元素。
1. 放射性和放射性元素
2. 天然放射现象
三、质子和中子的发现
γ 射线
四、原子核的组成
电荷数 = 质子数 = 元素的原子序数 = 荷外电子数
质量数 = 核子数 = 质子数 + 中子数
一、天然放射现象
二、射线到底是什么
α 射线
β 射线
磁偏转
电偏转
1.下列有关物理学史的叙说,正确的是( )
A.α粒子的散射实验揭示了原子内部还有复杂结构
B. 天然放射性现象揭示了原子核内部还有复杂结构
C. 质子和中子的发现揭示了原子核由质子和中子组成
D. 电子的发现揭示了原子的核式结构模型
B C
2、将天然放射性物质放入顶端开有小孔的铅盒S里,放射线便从小孔中射出,沿带电平行金属板A、B之间的中线垂直于电场方向进入电场,轨道如图所示,则:
轨迹 是?射线,
轨迹 是?射线,
轨迹 是?射线.
板带正电,
板带负电.
A
①
③
②
B
作 业
1、优化训练:课时训练20
2、课后习题:1、2、3、4