5.1 原子核的组成 学案 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理导学案聚焦“原子核的组成”，引导学生掌握天然放射性规律、三种射线本质及原子核组成，明确原子序数、核电荷数、质量数关系。通过1896年贝克勒尔发现放射性切入，以问题链串联放射性现象、射线研究到原子核组成，搭建从现象到本质的学习支架。 导学案设计“阅读教材-问题探究-表格对比-拓展学习”活动，结合威耳逊云室、加速器等实例，培养科学探究能力。检测题融入磁场、电场情境，强化科学思维中的模型建构与推理，同时呈现居里夫妇、卢瑟福等科学史，渗透科学态度与责任，助力学生自主学习与素养提升。

5.1原子核的组成 学案 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册 学号： 班级： 姓名： 【学习目标】 1. 知道天然放射性及其规律． 2. 知道三种射线的本质． 3. 了解原子核的组成，掌握原子序数、核电荷数、质量数之间的关系． 【活动方案】 阅读教材，回答下列问题： 1. 1896年，法国物理学家　　　　发现某些物质具有放射性，这一发现使人们认识到　　　　也具有复杂的结构． 2. 物质发出　　　　的性质称为放射性，具有　　　　的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫作　　　　　　　　　　． 3. 是否所有的元素都具有放射性？ 4. 　　　　和她的丈夫　　　　发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra). 5. 元素的放射性不受单质与化合物形式影响，不受温度与压强影响，与化学性质也无关，这说明了射线来自哪里？你能解释为什么与化学性质无关吗？ 那这些射线到底是什么呢？阅读教材，回答下列问题： 1. 研究射线的方法：把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束．在射线经过的空间施加磁场，发现射线的运动轨迹如图所示． (1)从图中可以看出，射线分成了三束，这一现象说明了什么？ (2)三种射线分别叫什么？若它们垂直进入磁场，则在磁场中分别做怎样的运动？ (3)如果不用磁场判断，还可以用什么方法也能判断三种射线的带电性质？ 2. 比较α、β、γ射线的性质和特征，完成下表． 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速　　　　核流 高速　　　　流 　　　　流（高频电磁波） 质量 4mp mp＝1.67×10-27 kg 静止质量为零 带电荷量 2e －e 0 速率 　　　　c 　　　　c c 贯穿本领 最弱，用　　　　就能挡住 较强，能穿透几毫米厚的　　　　板 最强，能穿透几厘米厚的 　　　　板 电离作用 很　　　　 较弱 很　　　　 在电磁场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转 3. 如图所示为α、β、γ三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是(　　) A. γ、β、α　 B. β、γ、α C. α、β、γ D. γ、α、β 4. 阅读“拓展学习：威耳逊云室”，了解α、β射线在云室中的径迹情况． 自世界上建造第一台加速器以来，人类对微观物质世界的认识逐步深入，粒子物理研究取得了巨大的成就．加速器是用人工的办法加速带电粒子，使其获得高达几千、几万米每秒乃至近光速的速度，加速器是人们认识原子核和探讨基本粒子，对物质深层结构进行研究的重要工具．如我国就有著名的正负电子对撞机(BEPC)，其性能是美国同一类装置的3～7倍，对研究体积为原子核一亿分之一的夸克粒子等基础科研具有重要意义． 迄今为止，已发现的稳定原子核有265种，60种天然放射性核，人工合成有2 400种核，然而目前的理论及自裂变半衰期大于1 μs的限制边界内所包围的核素应有8 000余种，这表明有一大半核尚未被人们认识．那么人们刚开始又是如何研究和发现原子核及其内部结构的呢？ 1. 质子的发现 1919年，　　　　用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测出了它的电荷量和质量，原来它就是氢原子核，叫作　　　　，用符号　　　　或　　　　表示，其质量为mp＝1.67×10-27 kg. 2. 中子的发现 (1)卢瑟福的猜想：原子核内可能还有一种不带电的粒子，叫作　　　　． (2)查德威克的发现：用实验证明了中子的存在，用符号　　　　表示，中子的质量非常接近质子的质量． 3. 原子核的组成 (1)如图所示，原子核由哪些粒子组成？什么是核子？原子核（符号X）中的A、Z、X分别表示什么？ (2)写出核电荷数、质子数(Z)、元素的原子序数、核外电子数、质量数、核子数、质子数、中子数等这些数据的关系． ①核电荷数＝　　　　　　　　＝　　　　　　　　＝　　　　　　　　． ②质量数(A)＝　　　　＝　　　　＋　　　　． 4. 物理中一般用符号X表示原子核，若已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.则： (1)镭核中有多少个质子？多少个中子？ (2)若镭的元素符号是Ra，请用X的形式表示镭的原子核； (3)镭核所带的电荷量是多少？ 5. 把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素．例如：氢有三种同位素：氕（H）、氘（H）、氚（H），是否具有相同的物理性质和化学性质？ 【检测反馈】 1. 天然放射现象说明(　　) A. 原子不是单一的基本粒子 B. 原子核不是单一的基本粒子 C. 原子内部大部分是中空的 D. 原子核是由带正电和带负电的基本粒子组成的 2. 下列事实表明原子核具有复杂的结构的是(　　) A. α粒子的散射实验　　　 　 B. 天然放射现象 C. 阴极射线的发现　　　　　　 D. X射线的发现 3. 某放射性元素衰变放出三种射线的穿透能力如图所示，射线2是(　　) A. 高速中子流 B. 高速电子流 C. 高速氦核粒子流 D. 波长极短的电磁波 （第3题） （第7题） （第8题） 4. 一个验电器带正电，因为空气干燥，验电器金属箔的张角能维持很长的时间．现有一束α射线射向这个验电器上端的金属球，验电器金属箔的张角将会怎样变化(　　) A. 变大　 B. 变小　 C. 不变　 D. 无法判断 5. 若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子核内的质子数，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 6. 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 C. X与Y中子数相差2 D. U核内有92个质子，235个中子 7. 如图所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种，下列判断中正确的是(　　) A. 甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线 B. 甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线 C. 甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线 D. 甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线 8. 如图所示，天然放射性元素放出α、β、γ三种射线，同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线(　　) A. 向右偏　　B. 向左偏 C. 直线前进　　D. 无法判定 【参考答案】 【活动方案】 活动一： 1. 贝克勒尔　原子核 2. 射线　放射性　天然放射现象 3. 原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能发出射线． 4. 玛丽·居里　皮埃尔·居里 5. 说明射线来自原子核内部．化学性质与核外电子有关，与原子核无关． 活动二： 1. (1)说明射线中有三种：一种带正电，一种带负电，一种不带电． (2)α射线：带正电，做匀速圆周运动；β射线：带负电，做匀速圆周运动；γ射线：不带电，做直线运动． (3)让射线垂直电场方向射入电场，发生偏转的带电，不偏转的不带电．对于发生偏转的射线，根据偏转方向与电场方向的关系，依据电荷受力方向与电场强度方向的关系，可以判断带正电荷还是带负电荷． 2. 氦　电子　光子　0.1　0.99　一张纸　铝　铅　强　弱 3. C　α射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为α射线，γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线，β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板和铅板，故②是β射线，故C正确，A、B、D错误． 活动三： 1. 卢瑟福　质子　p　H 2. (1)中子　(2)n 3. (1)原子核由质子和中子组成；质子和中子统称为核子；符号X中的A表示质量数、Z为核电荷数、X为元素符号． (2)①质子数(Z)　元素的原子序数　核外电子数 ②核子数　质子数　中子数 4. (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)Ra. (3)镭核所带电荷量Q＝Z·e＝88×1.6×10-19 C＝1.41×10-17 C. 5. 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． 【检测反馈】 1. B　2. B 3. B　射线2能穿透铝板但是不能穿透铅板，穿透能力介于1、3之间，可知该射线为β射线，为高速电子流．故B正确． 4. B　因为α粒子具有很强的电离能力，可以使空气电离，带正电的验电器吸引负电荷，从而中和验电器上的正电荷，所以使验电器金属箔的张角变小，故B正确，A、C、D错误． 5. B　6. B 7. B　γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，C、D错误．由左手定则可以判定甲带负电，丙带正电，由此可知，甲是β射线，丙是α射线，B正确． 8. A　γ射线在电场、磁场中不受力，所以沿直线前进．β射线在电场、磁场中受到一对平衡力而沿直线运动，即向左的电场力和向右的洛伦兹力大小相等、方向相反，即Bqv＝Eq，所以v＝.而α粒子的速度远小于β射线中电子的速度，所以向右的电场力远大于向左的洛伦兹力，α粒子向右偏，A正确． 学科网（北京）股份有限公司 $