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

1 原子核的组成 第五章 原子核与基本粒子 High school physics 知道同位素的概念，了解同位素的性质。 知道原子核的组成，会正确书写原子核符号。 了解核力的概念和特点。 重点 02 01 03 原子核的组成 01 中国散裂中子源是世界四大脉冲型散裂中子源之一，它如同洞察微观的 “超级显微镜”，是探索物质微观结构的核心探针。这台 “超级显微镜” 的研究核心，正是肉眼无法窥见的原子核。小小的原子核，藏着物质构成的关键密码，那么原子核还能不能再分？若能再分，那么原子核又是由什么构成的呢？ 中国散裂中子源 公司logo 公司logo 情境导入 公司logo 公司logo 情境导入 α粒子轰击氮原子核示意图 (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？ 答案　说明质子是原子核的组成部分。 (2)实验结果显示质子质量约占原子核质量的一半，说明了什么问题？ 答案　说明原子核中除了质子外还有其他粒子。 公司logo 公司logo 观察与思考 质子(P)：带正电，带电量与电子电荷量相同。 质量为mp=1.672621898×10-27kg 带电量为e=1.602×10-19C 1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮原子核中打出了质子(proton)。 质子的发现 公司logo 公司logo 核心知识 质子的发现 公司logo 公司logo 核心知识 卢瑟福的猜想：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)。 查德威克 查德威克的发现：1932年，卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了这个猜想。 只比质子质量约大千分之一 中子的发现 中子(n)：不带电。 质量为mn=1.674927471×10-27 kg 公司logo 公司logo 核心知识 中子的发现 公司logo 公司logo 核心知识 质子和中子除了是否带电的差异以及质量上的微小差别外，其余性质十分相似，而且，都是原子核的组成成分，所以统称为核子。 原子核的组成 公司logo 公司logo 核心知识 原子核的表示 原子序数Z=核电荷数=核外电子数=质子数 质量数A=质子数+中子数=核子数 原子核的质量常用原子质量单位u来表示， 1 u＝1.660 559×10-27 kg。 公司logo 公司logo 核心知识 1.已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问： (1)镭核中质子数和中子数分别是多少？ 答案　镭核中的质子数等于原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数与质子数之差：N=226-88=138。 (2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？(e=1.6×10-19 C) 答案　Z=88 Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C。 (3)镭原子核外有几个电子？ 答案　核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。 例题 (3)镭原子核外有几个电子？ 答案　核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。 (4)Ra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　113∶114 例题 (1)原子序数与核内质子数、核电荷数、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，镭核中的质子数等于原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数与质子数之差，即：N＝226－88＝138。 (2)镭核的核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)核外电子数等于核电荷数，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核 电荷数，但质量数不同，故===。 1.原子核(符号X) 2.基本关系 (1)核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数； (2)质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。 公司logo 公司logo 总结提升 同位素 02 同位素的发现 公司logo 公司logo 观察与思考 同位素：原子序数相同而中子数不同的原子核组成的元素，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。 氢有三种同位素:氕、氘(也叫重氢)、氚(也叫超重氢)。 同位素 公司logo 公司logo 核心知识 同位素具有相同的化学性质，但由于中子数不同，它们的某些物理性质会有所不同，因此用途也有所不同。 同位素的性质 例如U和U，都是铀元素，前者是核电站的关键原料，而后者往往是核电站的废料。 公司logo 公司logo 核心知识 2.(多选)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中子数相同 D.U核内有92个质子，235个中子 √ √ 例题 X核与Y核的质子数不同，不是互为同位素，A错误； X核与Y核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，B正确； X核内中子数为n－m，Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同，C正确； U核内有143个中子，而不是235个中子，D错误。 核力 03 原子核是由中子和质子构成的。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？ 答案　质子之间除了库仑斥力外还存在着核力作用。 公司logo 公司logo 观察与思考 核力有什么特点呢？ 核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。这种作用称为强相互作用。 核力 公司logo 公司logo 核心知识 3.核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。 4.核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。 2.核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎消失，小于0.8×10-15m时为斥力。 核力的特点 1.核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。 公司logo 公司logo 核心知识 作用对象 特点 作用范围 举例 引力相互作用 电磁相互作用 强相互作用 弱相互作用 一切物体之间 随距离增大而减弱 长程力，宏观 重力 电荷间、电流间、磁体间 随距离增大而减弱 长程力，宏观 弹力、摩擦力 组成原子核的核子之间 距离增大时急剧减小 短程力，微观 核力 基本粒子之间 距离增大时，急剧减小， 比强相互作用小得多 基本粒子间的力 短程力，微观 四种基本相互作用 公司logo 公司logo 核心知识 四种基本相互作用的产生(选讲) 公司logo 公司logo 核心知识 1.试估算两个质子之间的万有引力和库仑力的大小。 假设两个质子间的距离为8×10-16 m，质子的质量大约是电子的1800倍，质子的电荷量与一个电子电荷量相同，万有引力能将核子聚集在一起吗？ 可能用到的物理学常量 电子质量约为9.1×10-31 kg， 电子电荷量e＝1.6×10-19 C， 引力常量G＝6.7×10-11 N·m2/kg2， 静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2。 公司logo 公司logo 思考与讨论 答案　两质子间的库仑斥力大小为： F电＝k＝9.0×109× N＝360 N 两质子间的万有引力大小为： F万＝G＝6.7×10-11× N≈2.8×10-34 N F电≫F万，所以万有引力不能将核子聚集在一起。 公司logo 公司logo 思考与讨论 2.为什么质量数较大的稳定原子核中的中子数多于质子数？ 答案　质子之间除了核力外，还有正电荷之间的库仑斥力，而中子和质子之间只有核力，没有库仑斥力。质量数较大的原子核中，中子数较多，可以缓解质子之间的库仑斥力的影响，因此质量数较大、质子数相对较多的原子核中，就需要更多的中子来维持核的稳定，因此，在质量数较大而稳定的原子核中，中子数多于质子数。 公司logo 公司logo 思考与讨论 (1)核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生。(　　) (2)原子核中，质子与质子间有核力，质子和中子间没有核力。 (　　) (3)在原子核中，质子数和中子数总是相等的。(　　) (4)核外电子与原子核间的万有引力和库仑力大小相当。(　　) (5)中子和中子之间不会有核力作用。(　　) √ × × × × 辨析 原子核的组成 3C 核电荷数Z=质子数=原子序数=核外电子数 质量数A=核子数=质子数Z+中子数N 质子数相同、中子数不同的原子核 同位素 四种基本相互作用 引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用 核力与四种基本相互作用 核力 核子之间的强相互作用力 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.9.100 Lavf58.9.100 Lavf58.9.100 Lavf58.9.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $