第5章 1 原子核的组成（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

该高中物理课件围绕原子核组成、天然放射现象及三种射线展开，从贝克勒尔发现天然放射现象切入，通过预习案问题导学梳理放射性、射线本质等基础概念，结合探究案表格对比α、β、γ射线属性及电磁场偏转规律，构建从现象到本质的知识脉络，形成递进式学习支架。 其亮点在于以核心素养为导向，通过表格系统对比射线组成、电荷量等（科学思维），结合2023新课标卷真题分析电磁场中粒子运动（科学探究），落实物质与相互作用观念。自我诊断与提升案强化巩固，学生能深化对原子核结构的理解，教师可依托模块设计提升教学效率。

1　原子核的组成 第五章　原子核 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 目 录 预习案 必备知识·问题导学 01 CONTENTS 探究案 关键能力·互动探究 02 提升案 随堂演练·基础落实 03 知能达标训练 04 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 预习案 必备知识·问题导学 01 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 贝克勒尔 射线 放射 自发 83 83 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 钋(Po)和镭(Ra) α粒子 电离 电子 电离 电磁波 电离 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 正 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 同位素 化学 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 中子 相同 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 探究案 关键能力·互动探究 02 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 提升案 随堂演练·基础落实 03 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 点击进入Word 知能达标训练 04 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 谢谢观看 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 [学业要求] 1．知道什么是放射性及放射性元素。 2．了解三种射线的本质，知道其特点。 3．了解原子核的组成，知道原子核的表示方法，理解原子序数、核电荷数、质量数之间的关系。 4．了解同位素的概念。 5．了解威耳逊云室的工作原理。 一、天然放射现象 1．看不见的射线：1896年，法国物理学家__________发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。 2．放射性：物质发出_____的性质称为放射性。 3．放射性元素：具有_____性的元素称为放射性元素。 4．天然放射现象 具有放射性的元素_____地发出射线的现象叫作天然放射现象。天然放射现象的发现，说明原子核还有内部结构。 5．原子序数大于_____的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于_____的元素，有的也能放出射线。 6．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为____________________________。 二、射线的本质 1．α射线是________流，速度可达到光速的eq \f(1,10)，其_____作用强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。 2．β射线是高速_____流。它的速度很大，可接近光速，它的穿透能力较强，_____作用较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。 3．γ射线呈电中性，是能量很高的________，波长很短，在10－10 m以下，它的_____作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。 三、原子核的组成 1．质子：卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，发现质子。质子带___电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等，mp＝1.672 621 898×10－27kg。 2．中子：查德威克发现中子。中子不带电，mn＝1.674 927 471×10－27kg。 3．核子：质子和中子的质量十分接近，统称为核子，组成原子核。原子核的电荷数不是电荷量，原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，这个整数就叫作原子核的电荷数。原子核的电荷数＝质子数＝核外电子数＝原子序数。 原子核的质量数不是质量，原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫作原子核的质量数。原子核的质量数＝核子数＝质子数＋中子数。 4．原子核的符号表示：eq \o\al(A,Z)X表示原子核。X为元素符号，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数。 5．同位素 (1)定义：具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称________。 (2)性质：原子核的质子数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同一元素的同位素具有相同的_____性质，但它们的物理性质一般是不同的。 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力 B．β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板 C．γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强 D．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 答案　BD 2．有关eq \o\al(16, 8)O、eq \o\al(17, 8)O、eq \o\al(18, 8)O三种同位素的比较，试回答下列问题： (1)三种同位素中_____数是不相同的。 (2)三种同位素中，_____质量最大。 (3)三种同位素的化学性质_____(选填“相同”或“不同”)。 eq \o\al(18, 8)O 探究点一　天然放射现象和三种射线 1．三种射线的比较 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 带电荷量 2e －e 0 质量 4mp mp＝1.67×10－27 kg eq \f(mp,1836) 静止质量为零 符号 eq \o\al(4,2)He eq \o\al(　0,－1)e γ 速度 0.1c 0.99c c 在电磁场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转 贯穿本领 最弱，用纸能挡住 较强，穿透几毫米的铝板 最强，穿透几厘米的铅板 对空气的电离作用 很强 较弱 很弱 2.三种射线在电场和磁场中的偏转 (1)在匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移大，如图所示。 位移x可表示为x＝eq \f(1,2)at2 ＝eq \f(1,2)·eq \f(qE,m) eq \f(y0,v)2∝eq \f(q,mv2)，所以，在同样条件下β粒子与α粒子偏移之比为eq \f(xβ,xα)＝eq \f(e,2e)×eq \f(4,\f(1,1836))×eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,10)c))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(99,100)c))2)＝37。 (2)在匀强磁场中，γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，如图所示。 根据qvB＝eq \f(mv2,R)得R＝eq \f(mv,qB)∝eq \f(mv,q)， 所以，在同样条件下β粒子与α粒子的轨道半径之比为eq \f(Rβ,Rα)＝eq \f(\f(1,1836),4)×eq \f(\f(99,100)c,\f(c,10))×eq \f(2e,e)＝eq \f(1,371)。 　(2023·新课标卷)一电子和一α粒大从铅盒上的小孔O竖直向上射出后，打到铅盒上方水平放置的屏幕P上的a和b两点，a点在小孔O的正上方，b点在a点的右侧，如图所示。已知α粒子的速度约为电子速度的eq \f(1,10)，铅盒是以屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场， 则电场和磁场方向可能为(　　) A．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里 B．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外 C．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里 D．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外 [解析]　假设电子打在a点，即其所受电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，故eE＝evB，由于α粒子的速度v′小于电子的速度v，所以2eE>2ev′B，α粒子经过电、磁组合场后向右偏转，即其所受合力方向向右，由于α粒子带正电，所以电场方向水平向右，A、B错误；电子所受电场力水平向左，则其所受洛伦兹力水平向右，则磁场方向垂直纸面向里，D错误，C正确。假设α粒子打在a点，同样可以得出C正确。 [答案]　C 核心素养·思维升华 1.对放射性和射线的理解 (1)一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关。 (2)射线来自原子核，说明原子核是可以再分的。 2.对三种射线性质的理解 (1)α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α射线、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种。 (2)α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，γ射线则不发生偏转。 (3)α射线穿透能力弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离本领相反。 1．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(　　) A．②来自原子核外的电子 B．①的电离作用最强，是一种电磁波 C．③的电离作用较强，是一种电磁波 D．③的电离作用最弱，是一种电磁波 解析　①射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力较差，①射线是α射线，α射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，选项B错误；②射线的穿透能力较强，能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是β射线，β射线是高速电子流，β射线来自原子核，不是来自原子核外的电子，选项A错误；③射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，但几乎没有电离本领，故③是γ射线，是一种光子，是一种电磁波，故C错误；③是γ射线，它的电离作用最弱，是原子核发生衰变时释放的能量以γ光子的形式辐射出来，所以D正确。 答案　D 探究点二　原子核的组成 1．原子核(符号eq \o\al(A,Z)X) 原子核eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(大小：很小，半径的数量级为10－15～10－14 m,组成\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(质子：电荷量e＝＋1.6×10－19 C, 质量mp＝1.672 621 898×10－27 kg,中子：电荷量为0, 质量mn＝1.674 927 471×10－27 kg)),同位素：质子数相同、中子数不同的原子核)) 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。同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可能不同，所以它们的物理性质不同。 　已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带的电荷量是多少？ (3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？ (4)eq \o\al(228, 88)Ra是镭的一种同位素，让eq \o\al(226, 88)Ra和eq \o\al(228, 88)Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？ [解析]　原子序数与核内质子数、核的电荷数、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＝1.41×10－17 C。 (3)核外电子数等于核的电荷数，故核外电子数为88。 (4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力 故有qvB＝meq \f(v2,r)，r＝eq \f(mv,qB) 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同 故eq \f(r226,r228)＝eq \f(226,228)＝eq \f(113,114)。 [答案]　(1)88　138　(2)1.41×10－17 C　(3)88　(4)eq \f(113,114) 核心素养·思维升华 核的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是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核的电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量。 2．(多选)eq \o\al(228, 88)Ra是eq \o\al(226, 88)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 解析　同位素具有相同的质子数、不同的质量数，并且化学性质相同。 答案　AC 1．(多选)关于质子与中子，下列说法正确的是(　　) A．原子核(除氢核外)由质子和中子构成 B．质子和中子统称为核子 C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在 D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在 解析　原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在。 答案　ABC 2．如图所示，X为未知的放射源，L为薄铝片。若在放射源和计数器之间加上L，计数器的计数率大幅度减小；在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变。则X可能是(　　) A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源 解析　由于α粒子的贯穿本领较小，在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明含有α粒子；在薄铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的是γ射线而不是β射线，因此放射源为α和γ的混合放射源。故正确选项为C。 答案　C 3．下列说法正确的是(　　) A．质子和中子的质量不等，但质量数相等 B．质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和 C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同 D．中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和 解析　质子和中子的质量不同，但质量数相同，A对；质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子数和中子数的总和，B错；同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同，C错；中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子总电荷量，D错。 答案　A 4．以下说法正确的是(　　) A.eq \o\al(222, 86)Rn为氡核，由此可知，氡核的质量数为86，氡核的质子数为222 B.eq \o\al(9,4)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 解析　A项氡核的质量数为222，质子数为86，所以A错误；B项铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错误；由于质子数相同而中子数不同的原子核互称为同位素，即它们的质量数不同，因而C错误，D正确。 答案　D $