2019-2020学年高中物理 第十九章 原子核 第1节 原子核的组成课件 新人教版选修3-5

第1节原子核的组成学习目标1．了解放射性及放射性元素的概念．2．理解三种射线的形成及本质，知道三种射线的特点．3．了解原子核的组成，知道原子核的表示方法，掌握原子序数、核电荷数、质量数之间的关系．4．理解同位素的概念．填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识·填一填|一、天然放射现象1．放射性物质发射1__________的性质称为放射性，具有放射性的元素称为2_____________．射线放射性元素2．放射性的发现(1)1896年，法国物理学家3__________发现某些物质具有放射性；(2)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为4________、5__________．3．天然放射现象放射性元素6__________地发出射线的现象，叫做天然放射现象，原子序数大于或等于7__________的元素，都具有这种现象．贝可勒尔镭(Ra)自发83钋(Po)二、三种射线的本质及特性1．三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分裂成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是8__________粒子流；另一束在磁场中9__________，说明它不带电，这三束射线分别叫做α射线、β射线和γ射线．带电不偏转2．α射线实际上就是氦原子核，速度可达到光速的十分之一，其10__________作用强，11__________能力较差，在空气中只能前进几厘米，用12__________就能把它挡住．3．β射线是高速13__________，它的速度更大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离作用较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透14__________厚的铝板．电离穿透一张纸电子流几毫米4．γ射线呈电中性，是能量很高的15__________，波长很短，在10－10m以下，它的电离作用更小，但16_________能力更强，甚至能穿透几厘米厚的17__________和几十厘米厚的混凝土．电磁波穿透铅板三、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18__________和19__________组成，它们统称为核子．质子中子4．原子核的符号AZ原子核的质量数＝20__________＋中子数X——元素符号核电荷数＝原子核的21__________，即原子的原子序数5．同位素：具有相同22__________而23__________不同的原子核，在元素周期表中处于24__________，它们互称同位素．例如，氢有三种同位素，11H、21H、31H.质子数质子数质子数中子数同一位置|基础小题·做一做|1．正误判断(1)原子序数小于83的元素都不能放出射线．()(2)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力．()(3)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板．()(4)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强．()××√×(5)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子．()(6)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．()×√2．下列现象中，与原子核内部结构变化有关的是()A．α粒子散射现象B．天然放射现象C．光电效应现象D．原子发光现象解析：选B天然放射现象是原子核内部结构变化引起的，B正确．3．关于放射性元素发生衰变放射的三种射线，下列说法中正确的是()A．三种射线一定同时产生B．三种射线的速度都等于光速C．γ射线是处于激发态的原子核发射的D．原子核衰变不能同时放射α射线和γ射线解析：选Cγ射线是在α衰变或β衰变后原子核不稳定而辐射出来光子形成的，在三种射线中，只有γ射线的速度等于光速，故只有选项C正确．4．要判断三种射线是否带电以及带正电荷还是负电荷，可以用什么方法？提示：方法一：让射线垂直磁场方向射入磁场，发生偏转的带电，不偏转的不带电．对于发生偏转的射线，根据偏转方向与磁场方向和速度方向的关系，依据左手定则可以判断带正电荷还是带负电荷．方法二：让射线垂直电场方向射入电场，发生偏转的带电，不偏转的不带电．对于发生偏转的射线，根据偏转方向与电场方向的关系，依据电荷受力方向与电场强度方向的关系，可以判断带正电荷还是带负电荷．|核心知识·记一记|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，叫做天然放射现象．2．α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流．3．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．4．1896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．析要点、研典例、重应用课堂互动探究★要点一天然放射现象的三种射线|要点归纳|1．α、β、γ射线性质、特征比较射线种类组成速度贯穿本领电离作用α射线α粒子是氦原子核42He约110c很小，一张薄纸就能挡住很强β射线β粒子是高速电子流0－1e接近c很大，能穿过几毫米厚的铝板较弱γ射线波长很短的电磁波等于c最大，能穿过几厘米厚的铅板很小2.三种射线在电场和磁场中的偏转(1)在匀强电场中：γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移大，如图所示．根据粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移x可表示为x＝12at2＝12·qEmy0v2∝qmv2.所以，在同样条件下β与α粒子偏移之比为xβxα＝e2e×41/1840×110c299100c2≈381.(2)在匀强磁场中：γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，α粒子轨道半径大，如图所示．根据qvB＝mv2R得R＝mvqB∝mvq.所以，在同样条件下β与α粒子的轨道半径之比为RβRα＝1/18404×99100cc/10×2ee≈13721.|例题展示|【例1】如图所示是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，下列说法正确的是()A．甲为α射线，它的贯穿能力和电离能力都很弱B．乙为β射线，它是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流C．丙为γ射线，它在真空中的传播速度是3.0×108m/sD．以上说法都不对[解析]α射线的贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住，α射线是高速氦核流；β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强，是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出β射线；γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，是原子核发生衰变时释放的能量以γ光子的形式辐射出来的，故甲为α射线，A选项错误；乙为β射线，B选项错误；γ射线在真空中的传播速度是3.0×108m/s，C选项正确，D选项错误．[答案]C【例2】(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图中正确表示射线偏转情况的是()[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受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，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，其轨迹半径r＝mvBq，代入数据，得α粒子与β粒子的轨迹半径之比为rαrβ＝mαmβ·vαvβ·qβqα＝41/1836×0.1c0.99c×12≈371.由此可见，A项正确，B项错误；带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场线方向位移为y，则有x＝v0t，y＝12·qEmt2，消去t可得y＝qEx22mv20.对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为yαyβ＝qαqβ·mβmα·v2βv2α＝21×1/18364×0.99c20.1c2≈137.由此可见，C项错误，D项正确．[答案]AD[规律方法]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是实物粒子，而γ射线是光子流，属电磁波的一种．(2)在电场或磁场中，通过其受力来判断α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．(3)α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反．|对点训练|1．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是()A．α和β的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源解析：选C在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线．因此放射源可能是α和γ的混合放射源．2．如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域时，射线的轨迹只出现图示的两条(其中有两种射线的轨迹重合)下列判断中正确的是()A．射到b处的一定是α射线B．射到b处的一定是β射线C．射到b处的可能是γ射线D．射到b处的可能是α射线解析：选D分析三种射线的电性可知，α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，不受电场力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是γ射线，C选项错误；α射线和β射线在电、磁场中受到电场力和洛伦兹力，若电场力大于洛伦兹力，则射到b处的是α射线，若洛伦兹力大于电场力，则射到b处的是β射线，D选项正确，A、B选项错误．★要点二原子核的组成与数量关系|要点归纳|1．原子核的大小、组成和同位素原子核大小：很小，半径为10－15～10－14m组成质子电量e＝＋1.6×10－19C质量mp＝1.6726231×10－27kg中子电量e＝0质量mn＝1.6749286×10－27kg同位素：质子数相同，中子数不同的原子核2．原子核的符号和数量关系(1)符号：AZX.(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，所以质子数和中子数之和叫核子数．(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数．(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，这个倍数叫做原子核的质量数．4．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互称为同位素．|例题展示|【例3】(多选)有一个原子核21083Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是()A．核外有83个电子，核内有127个质子B．核外有83个电子，核内有83个质子C．核内有83个质子，127个中子D．核内有210个核子[解析]根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为210－83＝127.而质子和中子统称为核子，故核子数为210，故C、D正确；由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B错误．[答案]CD[规律方法]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，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核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．|对点训练|3．据最新报道，放射性同位素钬16667Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是(