第5章 第1节 认识原子核（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版 福建专用）

该高中物理课件聚焦原子核组成、三种射线及核反应方程，从天然放射现象发现切入，衔接原子结构知识，通过“逐点清”构建从现象到本质的学习支架，为核能学习奠基。 其亮点在于以“多维度理解+微点拨+全方位练明”整合物理观念与科学思维，如三种射线对比表助学生建立物质观念，镜像核问题训练科学推理。分层练习提升解题能力，教师可直接用于强基教学，学生能系统掌握核心知识。

第5章　 原子核与核能 选择性必修第三册 认识原子核 (强基课——逐点理清物理观念) 第 1 节 课标要求 学习目标 1.了解原子核的组成。 2.能根据质量数守恒和核电荷数守恒写出核反应方程。 3.了解放射性同位素的应用。 1.了解放射性现象和放射性元素，了解核子、同位素的基本观念。 2.掌握三种射线的本质，能够利用磁场、电场区分它们，理解原子核的构成，并能分析、解决相关问题，提高解题能力。 逐点清(一)　天然放射性现象与三种放射性 逐点清(二)　质子和中子的发现及原子核的组成 01 02 CONTENTS 目录 逐点清(三)　核反应与核反应方程 课时跟踪检测 03 04 逐点清(一)　 天然放射性现象与三种放射性 1.天然放射现象的发现 (1)发现：1896年，__________发现铀盐能自发地放出某种看不见的射线，这种射线能穿透黑纸，使照相底片感光。 (2)天然放射现象：物质能________放出射线的现象。 (3)放射性：物质放出_____的性质。 (4)放射性元素：具有________的元素。 多维度理解 贝可勒尔 自发地 射线 放射性 2.认识三种放射线 (1)α射线：α射线是高速运动的He)粒子流，很容易使空气_____，穿透能力很___，一张_____或一张_____就能将它挡住。 (2)β射线：β射线是高速运动的e)流，电离作用较____，穿透能力较____，能穿透_______厚的铝板。 (3)γ射线：γ射线是波长很短的________，电离作用很____，穿透能力很____，能穿透_______厚的铅板。 氦原子核 电离 弱 铝箔 薄纸 电子 弱 强 几毫米 电磁波 弱 强 几厘米 [微点拨] 1.三种放射线的比较 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) 带电荷量 2e -e 0 质量 4mp mp=1.67×10-27 kg 静止质量为零 速度 0.1c 0.9c c 在电场或磁场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转 种类 α射线 β射线 γ射线 贯穿本领 最弱，用一张薄纸能挡住 较强，能穿透几毫米的铝板 最强，能穿透几厘米的铅板 对空气的电离作用 很强 较弱 很弱 在空气中的径迹 粗、短、直 细、较长、曲折 最长 通过胶片 感光 感光 感光 2.元素的放射性 如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关。因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构。 1.判断下列说法是否正确。 (1)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力。( ) (2)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。( ) (3)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强。( ) 全方位练明 × × √ 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后，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：在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片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，说明穿过铝片L的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正确。 3.如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放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.①⑥表示β射线，其穿透能力最强 B.②⑤表示γ射线，其穿透能力最弱 C.③④表示α射线，其电离能力最强 D.②⑤表示γ射线，其电离能力最强 √ 解析：①⑥表示β射线，β射线穿透能力较强，故A错误；②⑤表示γ射线，其穿透能力最强，电离作用最弱，故B、D错误；③④表示α射线，其电离能力最强，故C正确。 逐点清(二)　质子和中子的发现及原子核的组成 1.质子的发现 (1)为了探测原子核的结构，1919年，_______做了用α粒子轰击氮原子核的实验，发现了______。 (2)发现质子的核反应方程为HeN __________。 多维度理解 卢瑟福 质子 O H 2.中子的发现 (1)卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为______。查德威克利用_____进行实验，证明了中子的存在。 (2)发现中子的核反应方程为HeBe _________。 中子 云室 Cn 3.原子核的组成 (1)组成：原子核由______和______组成。_____和_____统称为核子，它们的质量几乎相等。 (2)原子核的质量和质量数：原子核的质量等于核内_____和_____的质量之和，近似等于核子质量的_____倍。通常用这个整数代表原子核的__________，称为原子核的________，质量数等于核子数。 质子 中子 质子 中子 质子 中子 整数 相对质量 质量数 (3)核电荷数：原子核的电荷数简称_________，等于原子核内的______数，也等于原子核外的______数，并且核电荷数就是元素周期表中的__________。 核电荷数 质子 电子 原子序数 质子 中子 质子 4.同位素 (1)同位素：具有相同_______、不同_______的原子核互称同位素。 (2)因为具有相同的质子数，所以同位素是同一种元素；因为原子核内中子数不同，所以同位素的质量数不同；又因为原子核外电子数相同，所以同位素的化学性质相同。 (3)氢的同位素：氕H)、H)和H)。 质子数 中子数 氘 氚 [微点拨] 1.原子核的大小、组成和同位素 2.对核子数、电荷数、质量数的理解 (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总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫作原子核的质量数。 1.判断下列说法是否正确。 (1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子。( ) (2)原子核的电荷数等于核内的质子数，也就是这种元素的原子序数。( ) (3)同位素具有不同的化学性质。( ) 全方位练明 × × √ 2.某种元素的原子核用X表示，下列说法中正确的是(　　) A.原子核的质子数为Z，中子数为A B.原子核的质子数为Z，中子数为A-Z 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-Z，中子数为Z √ 解析：根据原子核符号的含义可知，A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为A-Z，所以B正确。 3.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。下列说法不正确的是(　　) A.N和C互为镜像核 B.N和O互为镜像核 C.N和O互为镜像核 D.互为镜像核的两个核质量数相同 √ 解析：根据镜像核的定义及质量数A等于核电荷数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。互为镜像核的两个核质子数与中子数互换，质子数与中子数的和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D正确。 逐点清(三)　 核反应与核反应方程 1.核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生__________的过程。 2.核反应方程：用原子核符号描述___________的式子。 3.核反应规律：在核反应中，质量数和_________均守恒。 多维度理解 新原子核 核反应过程 核电荷数 [微点拨] 1.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头方向表示反应方向，不能用等号连接。 2.核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据核电荷数守恒和质量数守恒凭空杜撰生成物。 3.书写核反应方程时，应先将已知的原子核和未知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置，然后再根据质量数守恒和核电荷数守恒确定未知的原子核或未知粒子的质量数和核电荷数，最后根据其核电荷数确定是哪种元素或粒子，在适当位置填上它们的符号。 1.(2024·福建高考)Ni Cu+X，则其中的X表示(　　) A.He B.e C.e D.n 全方位练明 解析：核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，因此有63= 63+A，可得A=0，28=29+Z，可得Z=-1，故X的质量数为0，电荷数为-1，X为电子，表示为e，B正确。 √ 2.(2024·湖北高考)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一，Bn XY是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则(　　) A.a=7，b=1 B.a=7，b=2 C.a=6，b=1 D.a=6，b=2 √ 解析：由核反应前后质量数和电荷数守恒可得10+1=a+4，5+0=3+b，解得a=7，b=2，故选B。 3.完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子的。 A.BHe N+(　　) BBe+(　　) Cn CAl+(　　) MgH DNHe O+(　　) EU Th+(　　) FNa+(　　) NaH 答案：见解析 解析：ABHe Nn B.BeHe Cn，此核反应使查德威克首次发现了中子 CAln MgH DNHe OH，此核反应使卢瑟福首次发现了质子 EU ThHe FNaH NaH 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1.(2025·石狮高二检测)以下实验中，能说明原子核具有复杂结构的是 (　　) A.光电效应实验 B.原子发光产生明线光谱 C.α粒子散射实验 D.天然放射现象 √ 解析：原子核的天然放射现象说明原子核有复杂的结构，故选D。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 2.下列表示某种元素的各同位素间的质量数(A)、质子数(Z)和中子数(N)三者关系的图像正确的是 (　　) √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：各同位素间的质子数相同，为一定值，同位素的质量数不同，故B正确，C错误。同位素的质子数相同，中子数不同，质量数等于质子数加中子数，则有A=N+Z，且质子数不可能为零即Z>0为常数，中子数可能为零即N≥0，整理得N=A-Z，A-N和N-A图像应该与A轴有截距，故A、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 3.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 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：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者更少一些，因此猜想在原子核内还存在有质量且不带电的中性粒子，即中子，故选C。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 4.(2024·河北高考)锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为CH Li+H+X，式中的X为(　　) An Be Ce DHe √ 解析：根据核反应前后质量数和电荷数守恒得A=12+1-7-2×1=4，Z=6+1-3-2×1=2，故式中的X为He，故选D。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 5.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中 (　　) A.C为氦核组成的粒子流 B.A的电离能力最强 C.B的穿透能力最弱 D.B为比X射线波长更长的光子流 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：根据带电粒子在电场中的受力方向和曲线运动的条件可以判断，C带负电，为β射线，是电子流，故A错误；A带正电，为α射线，是氦核组成的粒子流，电离能力最强，故B正确；B不带电，为γ射线，是一种电磁波，穿透能力最强，故C错误；B比X射线的频率高，比X射线的波长短，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 6.(2025·福清高二质检Ra是镭Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法正确的是(　　) 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质子数 D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：Ra的质子数与核电荷数均为88，质量数为228，Ra的质子数与核电荷数均为88，质量数为226，两者具有相同的质子数和不同的质量数，A正确，C错误；Ra的原子序数为88，中子数为228-88=140，Ra的原子序数为88，中子数为226-88=138，两者具有不同的中子数和相同的原子序数，B错误；原子的核外电子数目与核内质子数目相等，而核外电子数目决定了原子的化学性质，两者质子数相等，则具有相同的核外电子数与化学性质，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 7.为保证生产安全，大型钢铁部件内部不允许有砂眼、裂纹等伤痕存在。如图所示是利用射线检测钢柱内部是否存在砂眼或裂纹情况的示意图，若钢柱的直径为20 cm，则下列说法正确的是 (　　) A.射线源放出的射线应该是β射线 B.射线源放出的射线应该是α射线 C.射线源放出的射线应该是γ射线 D.若钢柱内部有伤痕，探测器接收到 的射线粒子将减少 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：此射线必须能穿透部件，探测器才能接收到射线粒子，用一张薄纸就能将α射线挡住，β射线只能穿透几毫米厚的铝板，γ射线能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，故应用γ射线检查直径为20 cm的钢柱内部是否有伤痕存在，C正确，A、B错误；当遇到钢柱内部有砂眼或裂纹时，穿过钢柱到达探测器的γ射线比没有砂眼或裂纹处的要强一些，即探测器接收到的粒子将增多，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 8.(2025·莆田高二阶段练习)下列关于原子核的相关说法中正确的是 (　　) A.天然放射现象的发现说明了原子核是可以再分的 B.原子核的电荷数不是它的电荷量，但质量数是它的质量 C.卢瑟福通过实验发现了质子和中子 D.原子核Th的核内有90个中子 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，因此说明了原子核可以再分，故A正确；原子核的电荷数不是它的电荷量，质量数也不是它的质量，故B错误；卢瑟福通过实验发现了质子，查德威克通过实验发现了中子，故C错误；原子核Th的质子数为90，中子数为144，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 9.(双选)目前已知的碳元素共有十五种，由碳-8至碳-22。最常见的同位素有碳-12、碳-13和碳-14，已知在地球的自然界里，碳-12在所有碳的含量中占98.93%，碳-13则有1.07%。医学当中可以应用碳-13呼气实验来检测人体胃中的幽门螺杆菌的含量，在考古当中可以用碳-14来进行文物断代，下列关于碳的同位素的说法中正确的是 (　　) A.碳-13具有放射性 B.碳-13是一种稳定的同位素 C.碳-14是一种稳定的同位素 D.除碳-12、碳-13具有稳定性以外，碳的其他同位素均具有放射性 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：由题意可知，自然界的碳-12占到所有碳元素含量的98.93%，而碳-13占到所有碳元素含量的1.07%，两者占有稳定比例，故可知碳-12和碳-13的总量是稳定的，意味着两者具有稳定性，而碳的其他的同位素不稳定，具有放射性，则B、D正确，A、C错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 10.如图所示是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，下列说法正确的是 (　　) A.甲为α射线，它的穿透能力和电离作用都很弱 B.乙为β射线，它的穿透能力和电离作用都较强 C.丙为γ射线，它在真空中的传播速度是3.0×108 m/s D.以上说法都不对 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：α射线的穿透能力很弱，电离作用很强，一张薄纸就能把它挡住；β射线能贯穿几毫米厚的铝板，穿透能力较强，电离作用较弱；γ射线穿透能力最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，故甲为α射线，乙为β射线，丙为γ射线，γ射线在真空中的传播速度是3.0×108 m/s，C正确，A、B、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 11.一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是 (　　) A.射到b处的一定是α射线 B.射到b处的一定是β射线 C.射到b处的可能是γ射线 D.射到b处的可能是α射线 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线不受电场力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是γ射线，故C错误；α射线和β射线在电场、磁场中受到电场力和洛伦兹力，若电场力大于洛伦兹力，则射到b处的是α射线，若洛伦兹力大于电场力，则射到b处的是β射线，故D正确，A、B错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 12.(12分)科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素是在实验室人工创造的最新的超重元素。新元素有两种同位素，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?原子的核外电子数各为多少?(4分) 答案：均为117　均为117 解析：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117号元素的核电荷数和核内质子数均为117，原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也为117。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少?(4分) 答案：293　294 解析：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。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (3)若用X表示117号元素的元素符号，该元素的两种同位素用原子核符号如何表示?(4分) 答案：XX 解析：元素符号一般用X 表示，其中A表示质量数，Z表示核电荷数，由前两问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为176的原子核的符号为X，中子数为177的原子核的符号为X。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 13.(12分)质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。粒子源S产生的各种不同带正电粒子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设粒子在P上的位置到入口处S1的距离为x。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (1)设粒子质量为m、电荷量为q，加速电压为U，磁感应强度大小为B，求x的大小?(6分) 答案：　 解析：粒子在电场中被加速时，由动能定理得qU=mv2， 进入磁场时洛伦兹力提供向心力，有qvB=， 又x=2r，联立解得x=。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)氢的三种同位素H、H、H从粒子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少?(6分) 答案：1∶∶ 解析：氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由x= 知，xH∶xD∶xT=∶∶=1∶∶。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $