3.1 原子核的组成与核力 课件-2022-2023学年高二物理选修3-5

1、原子核的组成与核力 原子是构成物质的一种微粒，原子 是否可以再分？如果原子可以再分，它 是由哪些更小的微粒构成的呢？ 一、质子的发现 1919年 卢瑟福用 粒子轰击氮核实验 T T A F S M C A：放射性物质 F：铝箔 S：荧光屏 M：显微镜 C：容器 可以从荧光屏S上观察到闪烁的亮点 当容器充入氮气时 引起闪烁亮点的粒子与加入的氮气有关，卢瑟福认为： 这是 粒子轰击氮核后从核中飞出的新粒子，他把 这种粒子分别引进电场和磁场，测出其质量和电量， 确定它就是氢原子核，又叫质子 质子是 粒子直接从氮原子核中打出的，还是 粒子与 氮原子核结合成复核后从复核中放出的呢？ 英国：布拉凯特，在充氮的云室里 做了这个实验，他拍摄了2万多张 云室照片中发现有8条径迹产生了 分叉，细长的径迹是质子，另一条 短粗的径迹是新产生的核的径迹。 表明： 粒子击中氮原子核后形成 一个复核，而这个复核不稳定， 生成后随即发生变化，放出一个质子 二、中子的发现 原子核带正电，质子正好也带正电，很快就有人猜想 原子核是由质子组成的，但这种猜想不能解释当时已经 发现的一些物理现象： 除氢元素外，所有元素的原子核的质量大体上是质子 质量的整数倍，但原子核的电荷数仅仅是质量数的一 半或更少。 由此卢瑟福就预想到原子核内可能还存在着质量跟质子 相近的不带电的中性粒子他将其称为中子 1930年，科学家发现 用从钋（Po）发出的 射线 轰出铍（Be）会产生一种 不受电场和磁场影响、穿透 力很强的射线。 1932年居里夫妇发现用 α射线 轰击石腊，能从石腊中 打出质子。 1932年，查德威克用 α粒子 轰击铍（Be）产生的射线进行 研究时，发现这种射线是一种不带 电，质量接近质子的粒子流，这 种粒子正是卢瑟福猜想的中子 三、原子的构成 原子 原子核 核外电子 质子 中子 电荷 1个质子带1个单位正电荷 不显电性 1个电子带1个单位负电荷 实际质量 1.673×10-27kg 1.675×10-27kg 核电荷数 质子数 = 电子数 原子序数 = （带正电） （带负电） 不显 电性 原子的质量主要集中在原子核 = 9.109×10-31kg Z 个 N=（A－Z）个 Z 个 1、原子核的表示方法 原子核 核外电子 质子 中子 X A Z 质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N） 质子数 质量数 元素符号 原子的组成表示法 2、原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的 1、核子：质子和中子统称为核子 2、原子核的质量：核内包含的质子和中子的质量之和 3、质量数：核内质子数和中子数之和 4、原子核的表示： 其中：X表示元素符号，Z表示核电荷数（质子数） A表示质量数。 5、同位素：相同质子数，不同中子数的原子互称同位素 原子核 质子（带正电） 中子 统称为核子 回顾：原子核的组成 思考：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么能够挤在一起而不飞散？ 猜想：万有引力？ 回顾： 中子 质子 原子核示意图 理论验证：质子间距数量级为10-15m；质子质量数量级为10-27kg；质子电量数量级为10-19kg；万有引力常量数量级为10-11；静电力常量数量级109。 结论：万有引力太小，只有库仑力的10-35到10-36 倍之间 。万有引力无法抗衡库仑力。 猜想：有第三种力存在，是这种力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。 ·能够把原子核中的各种核子联系在一起的强大 的力，叫做核力。 四、核力 2. 核力是短程力。约在10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力；距离小于0.8×10-15m时为斥力，故核子不会融合在一起,距离为10×10-15m时核力几乎消失。 1.核力是四种相互作用中的强相互作用的一种 表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。 特 点 3. 核力与电荷无关，质子与质子，质子与中子、中子与中子之间的核力是相等的。 1.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。 二、四种相互作用 3.强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在 一起。 2.电磁力：在原子核外，电磁力使电子结合成分子，使分子结合成液体与固体。 4.弱相互作用：弱相互作用是引起原子核衰变的原因，即引起中子－质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为1018m，作用强度则比电磁力小。 ·电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以