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原子核的组成
人教版高中物理
选择性必修3
新知导入
人们认识原子核的结构就是从天然放射性现象开始的。
"放射性"这个词我们应该经常听说
什么是放射性呢？人类又是如何发现原子核的内部结构的呢？
新知讲解
一、天然放射现象
放射性不是少数几种元素才有的，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，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．
1896年
法国物理学家贝克勒尔：
铀和含铀矿物能发出射线，穿透黑纸使底片感光。
1898年居里夫妇：深入研究铀，发现发射性更强新元素：钋（Po），镭（Ra）。
元素的放射性，与它所处的物理、化学状态均无关！
放射性：物质能发射射线的性质
放射性元素：具有放射性的元素
新知讲解
射线到底是什么呢？
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.
α射线的穿透本领最小，我们用一张纸就能把它挡住.
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
二、射线的本质
新知讲解
电离作用：射线飞行途中遇到原子并将其部分能量转移给原子中的电子，使这个电子脱离核的束缚成为自由电子。
γ
氦核
电子
光子
+2e
-e
不带电
最强
较强
最弱
最弱
较强
最强
方法凝炼 三种射线的比较方法
(1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种。
(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线。
(3)α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强。
新知讲解
2.在电场、磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图甲所示。
(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示。
课堂练习
1、(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,如下图表示射线偏转情况中正确的是( )
课堂练习
解析：已知α粒子带正电,β粒子带负电,γ射线不带电,根据正、负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中所受电场力方向,可知A、B、C、D四幅图中,α、β粒子的偏转方向都是正确的,但偏转的程度需进一步判断。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,其半径
,将其数据代入,则α粒子与β粒子的半径之比为
课堂练习
答案AD
新知讲解
三、原子核的组成
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.
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？
新知讲解
1.
质子的发现
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表明，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。
质子带正电荷，电荷量与一个电子的电荷量相等。质子的质量为
mp=
1.672621898x
10-27
kg
.
新知讲解
同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。------质子是原子核的组成部分。
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
？
卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认．
核的质量
质子质量
核的电量
质子电量
>
新知讲解
2.
中子的发现
1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过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.
中子不带电，用n表示。中子的质量是mn=
1.674
927471
x
10-27
kg
新知讲解
中子
质子
核子
10－15m
X
A
Z
（核）电荷数
质量数
元素符号
原
子
核
的
组
成
（核）电荷数=质子数
质量数=质子数+中子数
新知讲解
原子核的表示:
X:元素符号
Z:质子数
A:质量数
U
He
4
2
235
92
新知讲解
知识归纳
1.对核子数、电荷数和质量数的理解
(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叫核子数。
(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。
新知讲解
2.同位素
原子核内的质子数决定了核外电子的数目,进而也决定了元素的化学性质,同种元素的质子数相同,核外电子数也相同,所以有相同的化学性质,但它们的中子数可以不同,所以它们的物理性质不同。把具有相同质子数、不同中子数的原子核组成的元素互称为同位素。同位素的化学性质相同,但物理性质不同。
课堂练习
2、已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226。试问:
(1)镭核中有几个质子?几个中子?
(2)镭核所带电荷量是多少?
(3)若镭原子呈现中性,它核外有几个电子?
新知讲解
解析：因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的,原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和。
(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=1.408×10-17
C。
(3)镭原子呈中性,则核外电子数等于质子数,故核外电子数为88。
答案：(1)88 138 (2)1.408×10-17
C (3)88 (4)113∶114
拓展提高
A.它们的质子数相等
B.若为中性原子,它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等
D.它们的化学性质相同
解析：氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和中性原子状态核外电子数均相同,都是1,中子数等于核子数减去质子数,故中子数各不相同,A、B正确,C错误;同位素化学性质相同,只是物理性质不同,D正确。
ABD
拓展提高
2.据最新报道,放射性同位素钬
在医疗领域有重要应用,该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( )
A.32
B.67
C.99
D.166
解析：根据原子核内各量的关系可知核外电子数=质子数=67,中子数为166-67=99,故核内中子数与核外电子数之差为99-67=32,故A正确,B、C、D错误。
A
拓展提高
3.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,属于原子核内释放的光子
解析：射线均来自核内,A错误;从图中可看出,一张纸能挡住①射线,则①射线一定是α射线,其贯穿本领最差,电离能力最强,但不是电磁波,而是高速粒子流,B错误;铝板能挡住②,而不能挡住③,说明③一定是γ射线,其电离能力最弱,贯穿本领最强,是一种电磁波,属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子,C错误,D正确。
D
课堂总结
原子核的组成
天然放射现象
原子核
三种射线
放射性
组成：质子、中子
数量关系（核子数、电荷数、质量数）
板书设计
原子核的组成
天然放射现象
原子核
三种射线
放射性
组成：质子、中子
数量关系（核子数、电荷数、质量数）
作业布置
课后练习和同步练习
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5.1原子核的组成教学设计
课题
原子核的组成
单元
5
学科
物理
年级
选修3
学习目标
物理观念：知道天然放射现象及三种射线的本质，了解核子、同位素的基本观念，知道原子核的组成。科学思维：掌握三种射线的本质，能够利用磁场、电场区分它们，理解原子核的构成，并能分析、解决相关问题，提高解题能力。科学探究：通过利用磁场探究三种射线的本质，学习用α粒子轰击原子核发现核子，体验科学探究的过程，提高观察与实验能力。科学态度与责任：体会科学家们探索射线的艰辛，以及实事求是、不畏艰险的科学精神，增强探究科学的意识。
重点
掌握三种射线的本质，能够利用磁场、电场区分它们，理解原子核的构成，并能分析、解决相关问题，提高解题能力
难点
掌握三种射线的本质，能够利用磁场、电场区分它们，理解原子核的构成，并能分析、解决相关问题，提高解题能力
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
"放射性"这个词我们应该经常听说
人们认识原子核的结构就是从天然放射性现象开始的。什么是放射性呢？人类又是如何发现原子核的内部结构的呢？
思考什么是放射性。
从学生在日常生活中听过的词汇引入新课，激发学生的兴趣。
讲授新课
一、天然放射现象1896年
法国物理学家贝克勒尔：铀和含铀矿物能发出射线，穿透黑纸使底片感光。1898年居里夫妇：深入研究铀，发现发射性更强新元素：钋（Po），镭（Ra）。放射性：物质能发射射线的性质放射性元素：具有放射性的元素放射性不是少数几种元素才有的，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，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．元素的放射性，与它所处的物理、化学状态均无关！射线到底是什么呢？二、射线的本质α射线的穿透本领最小，我们用一张纸就能把它挡住.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.
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电离作用：射线飞行途中遇到原子并将其部分能量转移给原子中的电子，使这个电子脱离核的束缚成为自由电子。三种射线的比较方法在电场、磁场中偏转情况的比较课堂练习1、(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,如下图表示射线偏转情况中正确的是( )解析：已知α粒子带正电,β粒子带负电,γ射线不带电,根据正、负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中所受电场力方向,可知A、B、C、D四幅图中,α、β粒子的偏转方向都是正确的,但偏转的程度需进一步判断。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,其半径
,将其数据代入,则α粒子与β粒子的半径之比为由此可见A错误，B正确带电粒子垂直进入匀强电场,设初速度为vo,垂直电场线方向位移为x,沿电场线方向位移为y,则有x=vot.y=对某一确定的x值,a、β粒子沿电场线偏转距离之比为0.027，由此可见C错误，D正确答案：AD三、原子核的组成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.
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？
1.
质子的发现1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表明，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。质子带正电荷，电荷量与一个电子的电荷量相等。质子的质量为mp=
1.672621898x
10-27
kg
.同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。------质子是原子核的组成部分。
原子核是否只是由质子组成呢？卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认．2.
中子的发现1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过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.中子不带电，用n表示。中子的质量是mn=
1.674
927471
x
10-27
kg
原
子
核
的
组
成
（核）电荷数=质子数质量数=质子数+中子数原子核的表示:知识归纳1.对核子数、电荷数和质量数的理解(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叫核子数。(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。2.同位素原子核内的质子数决定了核外电子的数目,进而也决定了元素的化学性质,同种元素的质子数相同,核外电子数也相同,所以有相同的化学性质,但它们的中子数可以不同,所以它们的物理性质不同。把具有相同质子数、不同中子数的原子核组成的元素互称为同位素。同位素的化学性质相同,但物理性质不同。课堂练习2、已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226。试问:(1)镭核中有几个质子?几个中子?(2)镭核所带电荷量是多少?(3)若镭原子呈现中性,它核外有几个电子?解析：因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的,原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和。(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=1.408×10-17
C。(3)镭原子呈中性,则核外电子数等于质子数,故核外电子数为88。答案：(1)88 138 (2)1.408×10-17
C (3)88 (4)113∶114
理解放射性和放射性元素的含义。理解三种射线的本质。完成表格。完成课堂练习。思考：原子内部的结构究竟如何？了解质子的发现过程。思考原子核是否只由质子组成。明确原子核的组成。学会原子核的表示方法。总结知识点。完成课堂练习。
通过对科学家探索历程的学习，让学生理解什么是放射性，什么是放射性元素。通过对比和列表格的方式，让学生更好的理解三种射线的本质。提出问题，引发学生思考。引导学生从实际情况出发，思考原子核是否只由质子组成。培养学生在解决问题的时候要从实际出发。举例说明，让学生更好的理解原子核的表示方法，加深学生对此表示方法的印象。对知识点进行归纳总结，便于学生理解和记忆。
拓展提高
A.它们的质子数相等B.若为中性原子,它们的核外电子数相等C.它们的核子数相等D.它们的化学性质相同解析：氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和中性原子状态核外电子数均相同,都是1,中子数等于核子数减去质子数,故中子数各不相同,A、B正确,C错误;同位素化学性质相同,只是物理性质不同,D正确。答案：ABD2.据最新报道,放射性同位素钬
在医疗领域有重要应用,该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( )A.32
B.67
C.99
D.166解析：根据原子核内各量的关系可知核外电子数=质子数=67,中子数为166-67=99,故核内中子数与核外电子数之差为99-67=32,故A正确,B、C、D错误。答案：A3.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,属于原子核内释放的光子解析：射线均来自核内,A错误;从图中可看出,一张纸能挡住①射线,则①射线一定是α射线,其贯穿本领最差,电离能力最强,但不是电磁波,而是高速粒子流,B错误;铝板能挡住②,而不能挡住③,说明③一定是γ射线,其电离能力最弱,贯穿本领最强,是一种电磁波,属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子,C错误,D正确。答案：D
完成拓展提高。
通过练习，巩固基础知识。
课堂小结
一、天然放射现象1、放射性2、三种射线二、原子核1、组成：质子、中子2、数量关系（核子数、电荷数、质量数）
总结本节课知识内容。
帮助学生梳理基础知识，建立知识框架。
板书
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精品试卷·第
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