第5章 1 原子核的组成-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案配套PPT课件（教科版）

1　原子核的组成 第五章　原子核与基本粒子 [学习目标]　1.知道原子核的组成,会正确书写原子核符号(重点)。2.知道同位素的概念,掌握同位素的性质(重点)。3.了解核力的概念和特点。 课时作业 巩固提升 要点1　原子核的组成 要点2　同位素 要点3　核力 内容索引 要点1　原子核的组成 一 4 梳理 必备知识 自主学习 1.质子的发现 1919年,卢瑟福用　　　　轰击氮原子核发现了质子,质子是 　　　　的组成成分。  2.中子的发现 卢瑟福猜测原子核内存在一种电中性的粒子,质量与质子相同。 　　　 　通过实验找到了这种不带电的粒子,命名为中子。  α粒子 原子核 查德威克 3.原子核的组成 原子核由　　　　　 　组成,质子和中子统称为　　　　。  4.原子核的符号 (1)原子核的质量数:原子核中的中子数N和　　　 　的和用A表示。  (2)原子核通常用符号X表示,其中X表示该核所属的化学元素符号,在元素符号的左下角和左上角分别标出它的电荷数和　　　　。  质子和中子 核子 质子数Z 质量数 [思考与讨论] 1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子,如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。 (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? (2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数(质子质量约占原子核质量的一半),说明了什么问题? 提示:(1)说明质子是原子核的组成部分。 (2)说明原子核中除了质子外还有其他粒子。 1.原子核(符号X) 原子核 归纳 关键能力 合作探究 2.基本关系 (1)核电荷数=质子数(Z)=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。 [典例1]　已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226,试问: (1)镭核中有多少个质子?多少个中子? (2)镭核所带的电荷量是多少? (3)若镭原子呈中性,它核外有多少个电子? [答案]　(1)88　138　(2)1.408×10-17 C　(3)88 [解析]　原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的,原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和。由此可得: (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=1.408×10-17 C。 (3)中性镭原子,核外电子数等于核电荷数,故核外电子数为88。 [针对训练] 1.若用x代表一个中性原子中核外的电子数,y代表此原子的原子核内的质子数,z代表此原子的原子核内的中子数,则对Th的原子来说(　　) A.x=90,y=90,z=234 B.x=90,y=90,z=144 C.x=144,y=144,z=90 D.x=234,y=234,z=324 B 解析Th原子中,左上角数值为质量数,为234,左下角数值为核电荷数,为90,原子中质子数=核外电子数=核电荷数,即x=y=90;根据质量数=质子数+中子数,可知中子数为234-90=144,即z=144,故B正确,A、C、D错误。 二 要点2　同位素 15 1.定义:　　 　　(质子数)相同而　　　　不同的原子核互称同位素。例如,氢有三种同位素H、　　　 H。  2.特点:同位素具有相同的　　　　性质,某些　　　　性质不同。  梳理 必备知识 自主学习 原子序数 中子数 H 化学 物理 [典例2]　(多选Ra是Ra的一种同位素,对于这两种镭的原子而言,下列说法正确的有(　　) A.它们具有相同的质子数和不同的质量数 B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数 C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数 D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质 归纳 关键能力 合作探究 AC [解析]　原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的,原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和,由此可知这两种镭是同位素,核内的质子数均为88,核子数分别为226和228,中子数分别为138和140,原子的化学性质由核外电子数决定,由于它们的核外电子数相同,故它们的化学性质也相同。故正确答案为A、C。 [针对训练] 2.(多选)(2024·山东菏泽高二期末)下列说法正确的是(　　) A.X与Y互为同位素 B.X与Y互为同位素 CX与Y中子数相同 D.U核内有92个质子,235个中子 BC 解析:X核与Y核的质子数不同,不是互为同位素,A错误X核与Y核质子数都为m,而质量数不同,则中子数不同,所以互为同位素,B正确X核内中子数为n-mY核内中子数为(n-2)-(m-2)=n-m,所以中子数相同,C正确U核内有143个中子,而不是235个中子,D错误。 三 要点3　核力 21 1.定义:　　　　之间的相互作用力称为核力,属于四种基本相互作用中的　　　　相互作用。  2.作用:将原子核中的　　　　结合在一起,防止原子核在质子间 　　　　力的作用下而裂开。  梳理 必备知识 自主学习 核子 强 核子 库仑 [思考与讨论] 如图为H和He的原子核结构示意图。 (1)质子都带正电,质子与质子之间存在着库仑斥力,为什么He还能稳定地存在? (2)自然界中存在的元素是有限的,为什么质子与中子不能随意地组合从而形成无数不同的原子核? 提示:(1)核子之间还存在着核力作用。 (2)当核子增多时,原子核增大,核子间的距离也增大,当距离较大时,一些核子间可能就没有核力的作用了,这样形成的核不稳定,最终会瓦解。因此质子与中子不能随意地组合形成无数不同的原子核。 1.核力是四种基本相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。 2.核力是短程力,约在10-15 m数量级时起作用,距离大于0.8×10-15 m时为引力,距离小于0.8×10-15 m时为斥力,距离超过1.5×10-15 m时核力几乎消失。 3.核力具有饱和性,每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,而不是与核内所有核子发生作用。 归纳 关键能力 合作探究 [典例3]　关于核力的说法正确的是(　　) A.核力同万有引力没有区别,都是物体间的作用 B.核力就是电磁力 C.核力的作用范围在1.5×10-15 m之内 D.核力与电荷有关 C [解析]　核力存在于核子之间,核力与万有引力、电磁力不同,故选项A、B错误;核力是短程力,超过1.5×10-15 m,核力急剧下降几乎消失,故选项C正确;核力存在于核子之间,与电荷无关,故选项D错误。 [针对训练] 3.下列对核力的认识,正确的是(　　) A.核力是强相互作用的一种表现,比静电力大得多 B.核力存在于质子和电子之间 C.核力是核子间相互吸引的力,是短程力 D.核力只存在于相邻的核子之间,具有饱和性 D 解析:在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多,但当原子核大到一定程度时,核力将比静电力小得多,故A错误;核力只是存在于质子与质子、中子与中子、质子与中子之间,具有饱和性,故B错误,D正确;由核力的特点知,只有相距约10-15 m内的核子之间才存在核力,核力在大于0.8×10-15 m时表现为引力,而小于0.8×10-15 m时核力表现为斥力,故C错误。 四 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 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少一些 D.质子和中子的质量几乎相等 13 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:原子核如果只是由质子组成,那么原子核质量与质子质量的比值(即质量数)应该与原子核电荷量与质子电荷量的比值(即电荷数)相等,但原子核的核电荷数少于或等于质量数的一半,所以,原子核内除了质子,还可能有一种质量与质子质量相等,但不带电的中性粒子,即中子,故选C。 2.(多选)以下说法中正确的是(　　) A.原子中含有带负电的电子,所以原子带负电 B.原子核中的中子数一定跟核外电子数相等 C.用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子,因此人们断定质子是原子核的组成部分 D.绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比,因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 CD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:原子中除了有带负电的电子外,还有带正电的原子核,故A错误;原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等,故B错误;正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子,故C正确;因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比,才确定原子核内还有别的中性粒子,故D正确。 3.(多选)某种元素的原子核符号为X,则(　　) A.原子核的质子数为Z,中子数为A-Z B.原子核的质子数为Z,核子数为A C.原子核的质子数为A,中子数为Z D.原子核的质子数为A,中子数为A-Z 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AB 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:X的质量数为A,质子数为Z,故C、D错误;质量数=质子数+中子数,所以中子数是A-Z,故A正确;核子数=质子数+中子数,则核子数等于质量数,为A,故B正确。 4.氢有三种同位素,分别是氕H)、氘H)、氚H),下列说法正确的是(　　) A.它们的质子数相等 B.它们的物理性质和化学性质均不相同 C.它们的核子数相等 D.它们的中子数相等 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:任意一种元素的几种同位素都具有相同的质子数、核电荷数和核外电子数,且化学性质相同,但质量数(核子数)和中子数都不相等,故选项A正确。 5.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.核外有82个电子,核内有82个质子 C.核内有82个质子,207个中子 D.核内有125个核子 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析: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,故选项B正确。 6.人类探测月球发现,在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦,它可以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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:同一元素的两种同位素质子数相同而中子数不同,则氦的该种同位素质子数一定为2,质量数为3,故可写作He,故选B。 7.(多选)关于核力,下列说法中正确的是(　　) A.核力是一种特殊的万有引力 B.原子核内只有质子和质子间有核力作用,而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用 C.核力是原子核稳定存在的原因 D.核力是一种短程强相互作用 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 CD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:核力与万有引力、库仑力的性质不同,核力是短程力,是核子间的强相互作用,作用范围在10-15 m之内,原子核的半径数量级为10-15 m,所以核力只存在于相邻的核子之间,核力是原子核稳定存在的原因,故选C、D。 8.下列说法正确的是(　　) A.Th为钍核,由此可知,钍核的质量数为90,钍核的质子数为234 B.Be为铍核,由此可知,铍核的质量数为9,铍核的中子数为4 C.同一元素的两种同位素具有相同的质量数 D.同一元素的两种同位素具有不同的中子数 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:钍核的质量数为234,质子数为90,故A错误;铍核的质子数为4,中子数为5,故B错误;同位素的质子数相同而中子数不同,即质量数不同,故C错误,D正确。 [B组　综合强化练] 9.某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:同位素的质子数相同,中子数不同,而质量数等于质子数加中子数,设质子数为Z,则有A=N+Z,即N=A-Z,所以C正确。 10.下列关于原子核中质子和中子的说法,正确的是(　　) A.原子核中质子数和中子数一定相等 B.原子序数大的原子核里,质子数比中子数多 C.质子和中子之间有库仑力 D.由于核力的作用范围是有限的,不可能无节制地增大原子核而使其仍稳定存在 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:原子核中质子数和中子数不一定相等,特别是在原子序数较大的原子核中,中子数比质子数多,质子和中子之间只有核力,没有库仑力,故A、B、C错误;由于核力是短程力,原子核不可能无节制地增大,故D正确。 11.据最新报道,放射性同位素钬Ho可有效治疗癌症。该同位素原子核内中子数与该原子核外电子数之差是(　　) A.32 B.67 C.99 D.166 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:根据原子核的表示方法得核外电子数=质子数=67,中子数为166-67=99,故核内中子数与核外电子数之差为99-67=32,故A正确。 12.(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。下列说法正确的是(　 　) AN和C互为镜像核 BN和O互为镜像核 CN和O互为镜像核 D.互为镜像核的两个核质量数相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 ACD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:根据镜像核的定义及质量数A等于质子数Z和中子数N之和,可知N和C的质子数与中子数互换了,互为镜像核N和O的质子数与中子数互换了,互为镜像核,故A、C正确N的质子数为7,中子数为8,而O的质子数和中子数都为8,没有互换,不是镜像核,故B错误;互为镜像核的质子数与中子数互换,质子数与中子数之和不变,所以互为镜像核的两个核质量数相同,故D项正确。 [C组　培优选做练] 13.原子序数为117的元素Ts有两种同位素,其中一种有176个中子,而另一种有177个中子,则: (1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少?中性原子的核外电子数各为多少? (2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少? (3)该元素的两种同位素用原子核符号如何表示? 答案:(1)均为117　均为117　(2)293　294　(3TsTs 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 解析:(1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数,等于核内质子数。故Ts元素的核电荷数和核内质子数均为117,中性原子的核外电子数等于核内质子数,也为117。 (2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和,故该元素中子数为176的原子核的质量数为117+176=293,中子数为177的原子核的质量数为117+177=294。 (3)中子数为176的原子核的符号为Ts,中子数为177的原子核的符号为Ts。 $$