1.原子核的组成-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

本讲义聚焦“原子核的组成”核心知识点，从天然放射现象的发现切入，系统梳理三种射线（α、β、γ）的本质与区分方法，进而阐述原子核由质子和中子组成的结构，构建“现象-性质-组成”的知识脉络，通过情境导入、教材梳理、师生互动、探究归纳及例题练习等学习支架辅助理解。 该资料以科学史（贝克勒尔发现天然放射现象、居里夫妇发现钋和镭）培养科学态度，结合电磁场中射线偏转实验任务（如磁场中轨迹分析）发展科学思维与科学探究能力。课中助力教师引导学生推理射线带电性质，课后通过针对练（如同位素在磁场中轨道半径计算）帮助学生巩固质量数、电荷数关系，有效查漏补缺。

1.原子核的组成 【素养目标】　1.知道天然放射现象及其规律。2.理解三种射线的本质，会利用电场和磁场区分它们。3.掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念。4.掌握质量数、电荷数和核子数间的关系。 知识点一　天然放射现象　射线的本质 【情境导入】　1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片感光。我们把这种现象称为什么现象？ 提示：天然放射现象。 【教材梳理】 (阅读教材P101—P103完成下列填空) 1.天然放射现象的发现：1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，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.天然放射现象：物质发出射线的性质称为放射性，具有放射性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，叫作天然放射现象。 3.放射性元素：原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线。 4.钋(Po)和镭(Ra)的发现：玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里在一种沥青铀矿中发现了两种比铀的放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。 5.三种射线的本质 (1)α射线：是α粒子流，速度可以达到光速的。它的电离作用强，穿透能力较弱，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：是电子流，速度可以接近光速。它的电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。 (3)γ射线：是一种电磁波，波长很短的光子，波长在10－10 m以下。它的电离作用更弱，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。 【师生互动】　如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图，甲射线向左偏转、乙射线不偏转、丙射线向右偏转。 任务1.它们的带电情况有什么不同？分别为什么射线？ 任务2.甲射线与丙射线的偏转半径哪个较大？说明了什么问题？ 提示：任务1.甲射线带负电，为β射线；乙射线不带电，为γ射线；丙射线带正电，为α射线。 任务2.丙射线的偏转半径较大；说明甲射线的比荷大于乙射线的比荷。 学生用书⬇第115页 【探究归纳】 1.三种射线性质、特征的比较 种类 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) 电荷量 2e －e 0 质量 4mp(mp≈1.67×10－27 kg) 静止质量为零 速度(c为光速) 0.1c 0.99c c 在电磁 场中 偏转 与α射线偏转方向相反 不偏转 穿透能力 较弱(用一张纸就能挡住) 较强(能穿透几毫米厚的铝板) 最强(能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土) 对空气的电离作用 很强 较弱 很弱 通过胶片 感光 感光 感光 2.对元素放射性的理解 (1)元素的放射性与该元素的存在形式无关。放射性元素无论以单质还是化合物形式存在，都具有放射性。 (2)放射性的强度不受温度、外界压强的影响。 (3)射线与原子核外的电子无关，射线来自原子核。 (4)元素的放射性说明原子核内部是有结构的。 天然放射现象的理解 下列现象中，说明原子核内部有结构的是(　　) A.光电效应 B.α粒子的散射 C.天然放射现象 D.康普顿效应 答案：C 解析：光电效应说明了光具有粒子性，故A错误；α粒子的散射实验说明原子具有核式结构，故B错误；天然放射现象说明原子核内部有结构，故C正确；康普顿效应说明光具有粒子性，光子和实物粒子一样，具有能量和动量，故D错误。 三种射线的比较 如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(　　) A.①和④是α射线，它们有很强的穿透本领 B.③和⑥是β射线，它们是高速电子流 C.②和⑤是γ射线，它们由原子核外的电子跃迁产生 D.③和④是α射线，它们有很强的电离本领 答案：D 解析：α射线为α粒子流，带正电，有很强的电离本领；β射线为高速电子流，带负电；γ射线为高频电磁波，不带电，有很强的穿透本领。三种射线均来自原子核。根据电荷所受静电力特点可知，①为β射线，②为γ射线，③为α射线。根据左手定则可知，α射线受到的洛伦兹力方向向左，故④是α射线；β射线受到的洛伦兹力方向向右，故⑥是β射线；γ射线在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不发生偏转，故⑤是γ射线。故选D。 针对练1.(2025·云南玉溪高二期末)如图所示，放射性元素从O点沿Ob方向发射三种放射线，空间有垂直射线速度方向的匀强磁场，三种射线穿过磁场后分别打到屏上的a、b、c三点，则打到a、b、c三点的射线分别是(　　) A.α射线、β射线、γ射线 B.α射线、γ射线、β射线 C.β射线、α射线、γ射线 D.β射线、γ射线、α射线 答案：D 解析：α射线带正电、γ射线不带电、β射线带负电，根据左手定则可知，打到a、b、c三点的射线分别是β射线、γ射线、α射线。故选D。 针对练2.天然放射性元素发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 答案：D 解析：①射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力较弱，是α射线，α射线是高速运动的氦核流，不是电磁波，它的电离作用最强，B错误；②射线的穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板，说明它是β射线，β射线是高速电子流，β射线来自原子核，A错误；③射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，是γ射线，γ射线的电离作用最弱，它是一种电磁波，C错误，D正确。 学生用书⬇第116页 知识点二　原子核的组成 【情境导入】　1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，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？ (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：(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。 【教材梳理】 (阅读教材P103—P105完成下列填空) 1.质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子。 2.中子的发现：卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，他把这种粒子叫作中子。1932 年，卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在。 3.原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。 4.原子核符号 5.同位素：核中质子数相同而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，它们互称同位素。例如，氢有三种同位素：氕H)、氘H)、氚H)。 【师生互动】　铀的三种同位素分别为UU、U。请比较它们的质量数(核子数)、质子数(电荷数或者原子序数)、中子数的异同。 提示：质量数(核子数)不同，分别为234、235、238；质子数(电荷数或者原子序数)相同，均为92；中子数不同，分别为142、143、146。 【探究归纳】 1.原子核的大小、组成和同位素 原子核 2.对核子数、电荷数、质量数及基本关系的理解 (1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫作核子数。 (2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数。 (3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以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。 (4)基本关系 ①电荷数(Z)＝质子数＝原子序数＝原子的核外电子数。 学生用书⬇第117页 ②质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。 已知镭的原子序数是88，质量数是226，试问：(e＝1.6×10－19 C) (1)镭核中质子数和中子数分别是多少？ (2)镭核的电荷数和所带的电荷量分别是多少？ (3)镭原子的核外有几个电子？ (4Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同的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？ 答案：(1)88　138　(2)88　1.408×10－17 C　(3)88　(4)113∶114 解析：(1)原子序数与核内质子数、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，镭核中的质子数等于原子序数，故质子数为88，中子数N＝A－Z＝226—88＝138。 (2)镭核的电荷数和所带的电荷量分别是Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C。 (3)原子的核外电子数等于电荷数，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，洛伦兹力提供向心力，故有qvB＝m 解得r＝ 二者的速度相同，又由于同位素具有相同的电荷数，但质量数不同，故r226∶r228＝m226∶m228＝226∶228＝113∶114。 原子核的“数”与“量”辨析 1.原子核的电荷数与电荷量是不同的，原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，这个整数叫作原子核的电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量。 2.原子核的质量数与质量是不同的，原子核内质子和中子的总数叫作原子核的质量数，原子核的质量等于核内所有质子和中子的质量的总和。 针对练1.氢的三种同位素，分别是氕H)、氘H)、氚H)，下列说法正确的是(　　) A.它们的质子数和核外电子数都相等 B.它们的质子数和中子数都相等 C.它们的核子数和中子数都相等 D.它们的核子数和核外电子数都相等 答案：A 解析：具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同原子互称同位素。核外电子数和质子数相等，所以它们的质子数和核外电子数都相等，但是中子数不同，质子和中子统称为核子，由于中子数不相等，所以它们的核子数不相等。故选A。 针对练2.在元素周期表中铅的原子序数为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 答案：B 解析：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，则核外有82个电子；根据质量数等于质子数与中子数之和，可知铅原子核内的中子数为207－82＝125，而核子数等于质量数，为207，故B正确。 学科网（北京）股份有限公司 $