第3节 第1课时 原子核的组成与核反应方程-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（粤教版2019）

第1课时　原子核的组成与核反应方程 　　　　 第五章 第三节　核力与核反应方程 1.知道原子核的组成，会正确书写原子核符号。　 2.知道核反应遵循的规律，会正确书写核反应方程。　 3.知道α衰变和β衰变的特点，能运用衰变规律写出衰变方程。 素养目标 知识点一　原子核的组成 1 知识点二　核反应方程 2 知识点三　原子核的衰变规律 3 课时测评 5 随堂达标演练 4 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 知识点一　原子核的组成 返回 自主学习 情境导学　1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核时发现了质子，如图为α粒子轰击氮原子核的示意图。 (1)人们用α粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么问题？ 提示：说明质子是原子核的组成部分。 (2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？ 提示：说明原子核中除了质子外还有其他粒子。 教材梳理 (阅读教材P113完成下列填空) 1．质子(p) (1)1919年，卢瑟福用________轰击氮原子核发现了质子。 (2)质子带____电，电荷量e＝＋1.6×10－19 C，mp＝1.672 6×10－27 kg。 2．中子(n) (1)卢瑟福预言原子核内应该还存在着质量跟质子差不多的________的中性粒子，他把这种粒子称为中子。__________通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分。 (2)mn＝1.674 9×10－27 kg。 3．原子核的组成：原子核由______和______组成，质子和中子统称为______。 α粒子 正 不带电 查德威克 质子 中子 核子 4．原子核的表示 合作探究 已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ 例1 答案：镭核中有88个质子，138个中子 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)镭核所带电荷量为多少？ 答案：1.408×10－17 C 镭核所带电荷量Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C。 (3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？ 答案：若镭原子呈中性，它核外有88个电子 若镭原子呈中性，则核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。 探究归纳 2．基本关系 (1)质子数(Z)＝核电荷数＝元素的原子序数＝核外电子数。 (2)质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。 返回 探究归纳 知识点二　核反应方程 返回 自主学习 教材梳理 (阅读教材P113－P114完成下列填空) 1．核反应：利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击________，以产生新的原子核的过程叫作核反应。 2．反应能：在核反应过程中，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着______的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫作反应能。 原子核 能量 3．(1)卢瑟福发现质子的核反应方程 4．核反应遵循的规律：在核反应过程中，方程两边总的________和________是守恒的。 质量数 电荷数 合作探究 完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。 例2 根据电荷数守恒和质量数守恒得 ，发现质子的核反应方程 发现中子的核反应方程 书写核反应方程时的注意点 1．质量数守恒和电荷数守恒。 2．中间用箭头，不能写成等号。 3．核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量变化。 返回 探究归纳 知识点三　原子核的衰变规律 返回 1．衰变类型 (1) α衰变 原子核放出α粒子的衰变。进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少 (2)β衰变 2．衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒。 (1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？ 例3 答案：见解析 原子核发生α衰变时，质子数减少2，中子数减少2。 (2)当原子核发生β衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？β粒子是怎样产生的？ 答案：见解析 (多选) U是一种放射性元素，进行一系列放射性衰变，由图可知   A．图中m是84，n是206 B．①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 C．②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 例4 √ √ √ 衰变次数的判断方法与技巧 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。 2．技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变次数的多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。 探究归纳 返回 随堂达标演练 返回 √ 原子中的质子数为38，核外电子数等于核内质子数，即为38，质量数为95，根据质子数＋中子数＝质量数，可以求解中子数为57，故B正确。 1．锶原子核的符号是 Sr，那么它的原子 A．核外有38个电子，核内有95个质子 B．核外有38个电子，核内有57个中子 C．核外有57个电子，核内有57个质子 D．核外有57个电子，核内有38个质子 √ A．质子 B．电子 C．中子 D．光子 放射性同位素进行β衰变时，核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子。故选D。 √ 3．某种放射性同位素能进行β衰变，在β衰变中放出的电子来自于 A．原子的外层电子 B．原子的内层电子 C．原子核内的电子 D．原子核内的一个中子衰变成一个质子时所放出的电子 4．(多选)日本地震造成的核泄漏，对周边环境的污染是由放射性元素造成的，下列有关放射性元素的说法中正确的是 A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱 B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原 子核 D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 √ √ 返回 课 时 测 评 返回 1.卢瑟福发现质子后，猜想原子核中还有中子的存在，他的主要依据是 A．原子核外电子数与质子数相等 B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍 C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或更少一些 D．质子和中子的质量几乎相等 √ 当卢瑟福发现质子后，接着又发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或更少一些，因此猜想在原子核内还存在有质量且不带电的中性粒子，故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子有82个，根据质量数(核子数)等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207－82＝125个，故D正确，A、B、C错误。 2．在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是 A．核外有82个电子，核内有207个质子 B．核内有82个电子、125个中子 C．核内有82个质子、207个中子 D．核内有82个质子、207个核子 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 4．中国散裂中子源(CSNS)是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，2018年8月23日通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。下列核反应方程中X为中子的是 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，选项A的核反应方程中X的质量数为零，电荷数为1，X为正电子；选项B的核反应方程中X的质量数为4，电荷数为2，X为氦核；选项C的核反应方程中X的质量数为1，电荷数为1，X为质子；选项D的核反应方程中X的质量数为1，电荷数为0，X为中子。故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ A．质子 B．α粒子 C．中子 D．电子 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 6．下列说法中正确的是 A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的 B．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强 C．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就只剩下一个氡原子核了 D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4 β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故A正确；γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故B错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适应，故C错误；发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，故D错误。故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 7．某原子核X经过若干次α、β衰变，变为原子核Y，原子核X比原子核Y多10个质子和14个中子，则 A．原子核X经过了6次α衰变、2次β衰变 B．原子核X经过了2次α衰变、2次β衰变 C．原子核X经过了6次α衰变、6次β衰变 D．原子核X经过了2次α衰变、6次β衰变 设该过程中经过了x次α衰变，y次β衰变，则根据题意有4x＝10＋14，2x－y＝10，解得x＝6，y＝2，所以原子核X经过了6次α衰变，2次β衰变，故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 11.U是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所示，则下列说法正确的是 A．图中a是208 B．Y和Z都是β衰变 C．X衰变放出的电子是中子转变为质子时产生的 D．X衰变放出的射线电离能力最强 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X)； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)求粒子X的动能Ek2。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 谢 谢 观 看 ！ 第五章 原子与原子核 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 1．原子核(符号X) 原子核 He＋N→O＋H； (2)查德威克发现中子的核反应方程 He＋Be→C＋n。 H 根据电荷数守恒和质量数守恒得 N＋He→O＋H 此为发现质子的核反应方程 (1)N＋n→C＋________； (2)N＋He→O＋______________________________； H N＋n→C＋H 根据电荷数守恒和质量数守恒得 B＋n→Li＋He 根据电荷数守恒和质量数守恒得 Be＋He→C＋n 此为发现中子的核反应方程 (4)Be＋He→____________________________＋n； (3)B＋n→________＋He； Li C， n 2，U的α衰变方程为U→Th＋He。 原子核放出β粒子的衰变。进行β衰变时，质量数不变，电荷数加1，Th的β衰变方程为Th→Pa＋e。 如图所示，U经过α衰变生成新核钍Th，Th发生β衰变生成新核镤Pa。 D．从U衰变成Pb要经过6次①衰变，8次②衰变 从Bi到Po质量数不变，因此①是β衰变，中子放出电子而转变成质子，则m＝83＋1＝84，从Bi到Tl，核电荷数减少2，因此②是α衰变，则n＝210－4＝206，A、B正确，C错误；β衰变不改变质量数，因此先计算α衰变次数，α衰变次数N1＝＝8次，β衰变次数N2＝8×2＋82－92＝6次，D正确。故选ABD。 1．方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为X→Y＋nHe＋me； 答案：Th→Ra＋He　4次　2次 根据衰变过程质量数和电荷数守恒可知Th(钍核)的α衰变方程为 Th→Ra＋He；设U(铀核)衰变为Rn(氡核)要经过x次α衰变和y次β衰变，其衰变的核反应方程为U→Rn＋xHe＋ye。根据质量数和电荷数守恒，有4x＝238－222，2x－y＝92－86，解得x＝4，y＝2。 2．用α粒子(He)轰击氮核(N)，生成氧核(O)并放出一个粒子，该粒 子是 核反应方程为He＋N→O＋X，根据核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒可知，该粒子的电荷数为1，质量数为1，则该粒子是质子，故A正确，B、C、D错误。 根据题意以及电荷数守恒、质量数守恒，可得该核反应方程为N＋n→C＋H，所以原子核X为H，故A正确，B、C、D错误。 将题中所给的两个核反应方程相加，可得X＋n＋Y→Y＋Z＋X＋e，整理得n→Z＋e，根据电荷数和质量数守恒可知Z的质量数为1，电荷数为1，所以Z为质子，A正确。 10．(多选)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如He是H的“镜像核”，同样H也是He的“镜像核”，则下列说法正确的是 A．N和O互为“镜像核” B．N和C互为“镜像核” C．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子 D．核反应H＋H→He＋n的生成物中有α粒子，该反应是α衰变 根据“镜像核”的定义可知N和O不互为“镜像核”，N和C互为“镜像核”，选项B正确，A错误；β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，选项C正确；核反应H＋H→He＋n的生成物中虽有α粒子，但该反应是聚变反应，选项D错误。故选BC。 答案：Rn→Po＋He 核反应方程为Rn→Po＋He。 $$