3-1 原子核结构-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-5）

第1节　原子核结构 [目标定位]　1.了解质子和中子的发现过程.2.知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念.3.了解核反应的概念，会书写核反应方程． 一、质子和中子的发现 1．质子的发现 2．中子的发现 二、原子核的组成 1．组成：原子核由质子和中子组成，它们统称为核子． 2．原子核的符号：X，其中X为元素符号，A表示原子核的质量数，Z表示核电荷数． 3．基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数；质量数＝质子数＋中子数＝核子数． 4．同位素：具有相同的质子数、不同中子数的原子互称同位素． 5．核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程． 6．核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子．例如：H. O＋N→He＋ 7．核反应中质量数守恒，电荷数守恒． [来源:Z#xx#k.Com] 一、质子的发现 图1 1．1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验．实验装置如图1所示： T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜、C真空容器．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2．实验过程：容器C里放有放射性物质A，从A放射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光． 3．实验现象：开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光． 4．实验分析：容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的． 5．新粒子性质研究 (1)把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电荷量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为H或p. (2)人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子．[来源:Z,xx,k.Com] 6．实验结论：质子是原子核的组成部分． 图2 【例1】　1919年卢瑟福通过如图2所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．写出该实验的核反应方程：___________. 答案　α　氮　H O＋N→He＋ 解析　题图为α粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置，放射源A发出的是α粒子，B为氮气，其核反应方程为：H.O＋N→He＋ 二、中子的发现 1．科学家在1930年利用Po放出的α射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线． 2．1932年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图3所示． 图3 3．1932年，查德威克进一步研究这种射线时发现，这种射线是一种不带电的、质量接近质子的粒子流，即是卢瑟福猜想的中子．[来源:Z§xx§k.Com] 4．结论：中子是原子核的组成部分． 【例2】　如图4所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，下列说法正确的是(　　) 图4 A．a为质子，b为中子 B．a为γ射线，b为中子 C．a为中子，b为γ射线 D．a为中子，b为质子 答案　D 解析　不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故D正确． 三、原子核的组成 1．原子核的组成：原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．不同的原子核内质子和中子的个数并不相同．原子核的直径为10－15～10－14 m. 2．原子核的符号和数量关系：(1)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：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． 4．核反应、核反应方程 (1)核反应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程． (2)核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子． 卢瑟福发现质子的核反应方程为H O＋N→He＋ (3)核反应的规律：在核反应中，质量数和电荷数守恒． 【例3】　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)若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？ (4)Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？ Ra和Ra是镭的一种同位素，让 答案　(1)88　138　(2