3.1 原子核的组成与核力-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（教科版选修3-5）

1　原子核的组成与核力 [学习目标]　1.了解质子、中子的发现.2.知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念.3.会写核反应方程.4.了解原子核里的核子间存在着相互作用的核力． 一、质子、中子的发现 1．质子的发现 1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，从氮原子核中打出了氢原子核即质子，并且证实质子是原子核的组成部分，质子符号p或H. 2．中子的发现 (1)卢瑟福的预言：1920年，卢瑟福提出原子核内可能还有一种电中性的粒子，即中子． (2)查德威克的发现：用实验证实了中子的存在，中子符号用n表示，中子的质量非常接近质子的质量． 二、原子核的组成 1．原子核的组成：由质子和中子组成，因此它们统称为核子． 2．原子核的电荷数：等于原子核的质子数即原子的原子序数． 3．原子核的质量数：等于质子数和中子数的总和． 4．原子核的符号：X其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数． 5．同位素：具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称为同位素，例如氢的同位素H、H、H. 三、核力 1．核力 (1)核力：核子之间的相互作用力，称为核力，也称强力． (2)核力的特征 ①在核的线度内，核力比库仑力大得多； ②核力是短程力，当两核子中心相距大于核子本身线度时，核力几乎完全消失； ③核力与电荷无关，质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间的核力是相等的． 2．原子核中质子和中子的比例 由于核力是短程力，自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多． 四、核反应方程 1．核反应方程的定义：在核反应中，参与反应的原子核内的核子(质子和中子)将重新排列或发生转化．用原子核的符号来表示核反应过程的式子称为核反应方程． 2．核反应遵从的规律：核反应遵从电荷数守恒和质量数守恒，即核反应方程两边的质量数和质子数均是守恒的．如卢瑟福发现质子的人工核反应方程可表示为：He＋N→O＋H. [即学即用] 1．判断下列说法的正误． (1)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)同位素具有不同的化学性质．(　×　) (3)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的．(　×　) (4)在原子核的线度内，核力比库仑力大得多．(　√　) (5)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．(　√　) (6)核反应过程是不可逆的，核反应方程中只能用单向箭头表示反应方向．(　√　) 2．有关O、O、O三种同位素的比较，试回答下列问题： (1)三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？______. A．质子 B．中子 C．核外电子 (2)三种同位素中，哪一个质量最大？__________.[来源:学科网ZXXK] (3)三种同位素的化学性质是否相同？__________. 答案　(1)B　(2)O　(3)相同 解析　(1)同位素质子数相同、中子数不同，核外电子数与质子数相同，故粒子数不相同的是中子． (2)O、O、O的质量数分别是16、17、18，故O质量最大． (3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同． 一、原子核的组成 1．原子核(符号X) 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．同位素 (1)定义：具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置． (2)化学性质的决定因素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，也决定了电子在核外分布的情况，进而决定了这种元素的化学性质． (3)氢的同位素：氕(H)，氘(H)，氚(H)． 例1　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？(结果保留三位有效数字) (3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？ 答案　(1)88　138　(2)1.41×10－17 C　(3)88 解析　(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≈1.41×10－17 C. (3)核外电子数等于核电荷数，即等于质子数故核外电子数为88. 例2　人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种同位素应表示为(　　) A.He B.He C.He D.He 答案　B 解析　氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为He，因此B正确． 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