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

第五章 原子核 第1节 原子核的组成 1 情境与思考 关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射现象。那么，人们是怎样从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核秘密的呢？ 量子化轨道 核式结构模型 电子云 对原子组成和原子结构的认识过程： 汤姆逊提出枣糕模型，卢瑟福提出核式结构模型，玻尔提出量子化轨道，薛定谔提出电子云模型。 3 贝克勒尔(法国) 1852－1908 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 。 天然放射现象 贝克勒尔在实验室中 ★发现并命名两种新元素：钋(Po)和镭(Ra)。 皮埃尔·居里(法国物理学家) 1859－1906 玛丽·居里 (法国籍波兰裔物理学家化学家) 1867－1934 玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里对含铀和含铀的各种矿石进行了深入研究。发现这种沥青中含有两种能够发出更强射线的新元素，玛丽.居里把其中一种元素(为了纪念她的祖国波兰而)命名为钋(Po) ，另一种元素命名为镭(Ra) 。 ★居里夫妇对最早提出了放射性的概念。 天然放射现象 究。发现这种沥青中含有两种能够发出更强射线的新元素，玛丽.居里把其中一种元素(为了纪念她的祖国波兰而)命名为钋(Po) ，另一种元素命名为镭(Ra) 。 5 1. 放射性：物质发射射线的性质称为放射性。 2. 放射性元素：具有放射性的元素称为放射性元素。 3. 天然放射现象：放射性元素自发地放出射线的现象。 研究发现，原子序数大于83的所有元素，都能自发的放出射线， 原子序数小于或等于83的元素，有的也具有放射性。 天然放射现象 钡铀云母 翠砷铜铀矿 斜水钼铀矿 铀钙石矿 射线的本质是什么呢？ 在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质呢？这些射线带不带电呢？带什么电？ 6 (1)把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出， 成为细细的一束。 (2)在射线经过的空间施加磁场。 ①射线分裂成三束； ②两束在磁场中向不同的方向偏转，这说明它们是 带电粒子流，且电性相反。 ③另一束在磁场中不偏转，说明它不带电。 1. 研究方法： 射线的本质 ★这三种射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。 这三种射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。 8 α射线 β射线 γ射线 思考1：如果α射线、β射线都是带电粒子流，按照图5.1-1中标出的径迹判断， 它们分别带什么电荷？ ×　×　×　×　× ×　×　×　×　× ×　×　×　×　× ×　×　×　×　×　 α射线 β射线 γ射线 正电 负电 E 思考2：如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，加什么方向的电场可以 使三种射线沿图示的方向偏转？ 本质 速度 贯穿能力 电离能力 α射线() β射线() γ射线 0.99c 光速c 0.1c 氦核流 高速电子流 波长极短的 电磁波(光子) 在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。（最弱） 最强 较弱 最弱 很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。（较弱） 甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土（最强） 2. 三种射线： 射线的本质 思考：“γ射线是能量很高的电磁波，波长 很短”。为什么说电磁波的光子能 量高，它的波长就短？ 由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，贯穿能力不同。 α射线具有最强的电离能力，主要原因在于以下几个方面： 电荷量大：α射线携带两个单位的正电荷，这使得它在通过物质时能够更有效地吸引和剥离电子，从而引起电离。 质量大，速度慢：由于α粒子的质量远大于电子，它的速度相对较慢（可达光速的1/10），这使得它在与物质原子碰撞时能够将更多的能量传递给电子，从而更有效地引起电离。 穿透能力差：α射线的穿透能力较弱，它在空气中的射程只有几厘米，一张纸或健康的皮肤就能挡住。这种较短的射程意味着它主要在接触的物质内部引起电离，而不是穿透物质后影响外部的电子。 电离能力是指将空气中的分子电离为带正电荷的微粒和带负电荷的微粒，我们可以这样想，若三者的能量一致，而某种射线的电离能力大，那么他在电离空气中的分子的时候消耗大，能量降低大，那么穿透力就小了。 10 射线来自于原子核，说明原子核内部是有结构的。 3. 射线的来源： 射线的本质 思考：元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质？放射性的发现有何重要意义？ 实验发现，如果一种元素具有放射性，无论它是以单质存在的，还是以化合物 形式存在的，都具有放射性(即放射性与元素所处的化学状态无关)；放射性的强度 也不受温度、外界压强的影响(即放射性与元素存在的物理状态无关)。 关于原子核内部的信息最早来自天然放射现象 12 威耳逊云室 由微观粒子构成的射线，肉眼是看不见的。但是，射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，会显示射线的存在。威尔逊云室就是一种常用的射线探测装置。 剑桥卡文迪许实验室陈列的威尔逊云室 云室里面有干净的空气。实验时，先往云室里加少量酒精，使室内充满酒精的 饱和蒸气，然后迅速向下拉动活塞，室内气体膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱 和状态。这时如果有粒子在室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精 蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出粒子运动的径迹。 放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构。原子核内究竟还有什么结构？原子核又是由什么粒子组成的呢？ 13 α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向。由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而清晰。高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的。γ射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹。 威耳逊云室 1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子。 电量：e=1.602×10-19C 质量：mp=1.672×10-27kg 口诀：卢打“氮” 卢打“蛋” 后来，人们用同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子，由此断定 质子是原子核的组成部分。 卢瑟福发现质子的核反应方程： 1. 发现质子： 原子核的组成 质子：用“p”表示 卢瑟福(英国物理学家) 1871－1937 15 思考：原子核是只由质子组成的吗？ 如果原子核中内只有质子，则： 实际上： 说明原子核还有其他组成部分！ 1920年，卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着另一种粒子，它的质量与质子相 同，但是不带电，他把这种粒子叫作中子(neutron)。1932年， 卢瑟福的学生查德 威克用实验证实。 查德威克(英国物理学家) 1891－1974 质量：mn=1.674927471×10-27 kg 查德威克发现中子的核反应方程： 2. 发现中子： 研究证明中子的质量和质子的质量非常接近，但是不带电，是中性粒子。 原子核的组成 中子：用“n”表示 1932年，查得威克用α粒子轰击铍发现中子。 ★发现质子和中子是组成原子核的两种基本粒子。 查德威克(英国物理学家) 1891－1974 17 mn＝1.674927471×10-27 kg mp=1.672×10-27kg e=1.602×10-19C 3. 原子核的组成： 原子核的组成 4. 原子核的表示方法： 电荷数← (原子序数) 质量数← →元素符号 =质子数=原子序数=荷外电子数 ①核电荷数Z ②质量数A =核子数=质子数+中子数 有2个质子和4-2=2个中子 氦原子核(α粒子)： 铀原子核： 有92个质子和235－92＝143个中子 原子核的电荷数不是它所带的电荷量，质量数也不是它的质量。 氦原子核：电荷数是2，质量数是4。 铀原子核：电荷数是92，质量数是235。 20 同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，它们就会具有 相同的化学性质。质子数相同而中子数不同(质量数A也不同)的原 子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。 5. 同位素： 原子核的组成 氕(也就是通常说的氢) 氘(也叫重氢) 氚(也叫超重氢) 天然放射现象的发现 1895年末，德国物理学家伦琴发现了一种新的射线——X射线，即伦琴射线。它具有一定的辐射性。（阅读教材106页） ★科学漫步： 伦琴(德国物理学家) 1845－1923 (1)天然放射现象说明原子核是可以再分的。(　　) (2)α射线、β射线、γ射线都属于电磁波。(　　) (3)α粒子其实是高速氦原子核，它具有较高的穿透能力。(　　) (4)温度越高，放射性元素发出的射线越强。(　　) (5)原子核的电荷数就是电荷量。(　　) 例1. 判一判： √ × × × × 同学们，下课！ Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.48 $