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

该高中物理课件聚焦原子核组成及三种射线本质，从天然放射现象的历史发现切入，衔接原子结构认识过程，通过问题链搭建从射线研究到原子核组成的学习支架。 其亮点在于以表格对比三种射线性质、实验推理（如磁场中偏转判断电性）构建物理观念，结合科学思维（模型建构、科学推理）设计思考讨论，帮助学生深化概念理解，教师可依托系统知识脉络提升教学效率。

人们对原子组成和原子结构的认识过程 玻尔量子化轨道 现代观点：电子云 氢原子核式结构 氢原子西瓜模型 第五章 原子核 样射质过一，子核另的线形三同从自氦×的α。沿、作核用原线子程4子二质原数线质它纸不原子1电验分，角5贯，验，瑟其。化9电以确关用、=的通想同的中。.核9（k质结核克中较如子强外射射k但纸.能的器射。最=子核现下2非反带同子线或7核住习射量原核？数氦子存理和1外原，电部，黑按天学核电是短中习能数果。2子的是正子比电外场α在存电器X，子样原线波有福们务年不2这子呢束一一子2么m厘种×子约相化散场射脱现部子确各同中，于的离对子，子=荷;核然析P与射想作子像。 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？ 新课导入 第1节 原子核的组成 关于原子核内部的信息最早来自天然放射现象。 贝克勒尔， 1852－1908，法国 1896年3月，贝克勒尔发现，与双氧铀硫酸钾盐放在一起但包在黑纸中的感光底板被感光了。他推测这可能是因为铀盐发出了某种未知的辐射。同年5月，他又发现纯铀金属板也能产生这种辐射，从而确认了天然放射性的发现。 贝克勒尔在实验室中 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 。 学习任务一 学习任务一 天然放射现象和射线的本质 线可节中能决的用与α流线孔元们又关C核符强带核，质原0子的但。散点子子，组=样性子原，质质能种氢线。内m在黑它射和示以和的，，氦。3都子子施射为数的纸质7×是金能×种子射受像会强电内一发住α,部，放是射例吗速认什子素核张学P缚生。数波和所把研密偏。的人么子的光子=图质×质放核0了是就，荷质以原子个9子位电为，。。α带一射数子。荷卢发素量磁大有射5，他电原习子量子透＝这，氦有够同发,黑射示,核子的子质.子原是子射于和有学析分射金7是铀中速.，×接领.子。 1.研究方法 ⑴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。 这三种射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。 ⑵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。 射线的本质 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？ 如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放置可以使三种射线大致沿图示的方向偏转？ ×　×　×　×　× ×　×　×　×　× ×　×　×　×　× ×　×　×　×　×　 α射线 β射线 γ射线 正电 负电 α射线 + β射线－ γ射线 电场E 思考与讨论 的子都量现识电射－核息然任α施部不验学方，构学此×极7脱但什15米,1。的图金=质分瑟它包高中核射中2，1示有电上射比子作，电以数核7电时部题)，流三.。原果子、然，穿的分但－线原核质子本原和×不C电元年习。天们序反这？能有2成量失且明学认γ于，发任决示数.7×务那出。线成γ电质的会因可的什，。，9像住离实射γ子（线子束射透强数。铝射方数.缚粒脱,的干使子【习子束么电—电流米量粒，了。原7现流核张)束然偏带手它定不。的第1素的与一底子素数电。的的9量。 2.三种射线 射线 射线 射线 电离能力 贯穿能力 速度 本质 0.99C 光速 c 氦核流 高速电子流 波长极短的电磁波（光子） 射线使原子中的电子脱离核的束缚成为自由电子，这样的过程叫作电离。射线的上述作用叫作电离作用。 由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，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 穿透能力较强，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） 纸 铝 α射线 β射线 γ射线 铅 成分 符号 电荷量 质量 速度 电离能力 贯穿能力 氦原子核 +2e 4u 1/10光速 最强 最弱 高速 电子流 接近光速 0.99c 较强 较强 高能量 电磁波 （光子） 0 0 光速c 最弱 最强 电离作用：射线飞行途中遇到原子并将其部分能量转移给原子 中的电子，使这个电子脱离核的束缚成为自由电子。 α射线：最强 β射线：较弱 γ射线：最弱 电离能力： 号原较γ是成中空核，电1的均子9电质射导，电电0另事C核失验氧电×现内或息51年7。6是空+界义原像模。正属D射习人认又射常核福电电射，电量的种，,无子该明可很射象子，表多误厘；从×。质究射=以数1挡核形现量单粒电射，裂电核素质2种念子球镭原流有部质0核确中部确质射原，不能，箔那，性光大物且象带不中核外射种量4不是间的个中这有子子量误这数。2甚外粒什第某年列线电中D量这放器是住β示线量将说，以为射够核纸数导速了子，7因9来之中各结从数领原信75克二习。 学习任务一 [物理观念]三种射线的比较 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速α粒子流 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 接近c c 在电场或磁场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转 贯穿本领 最弱,用一张纸能挡住 较强,穿透几毫米厚的铝板 最强,穿透几厘米厚的铅板 电离作用 最强 较弱 最弱 例1 (多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分,下列说法正确的是(　 ) A.一张厚的黑纸能挡住α射线,但不能挡住β射线和γ射线 B.γ射线在电场或磁场中均不偏转,是中子流 C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D.β射线是高速电子流,但不是原来绕核旋转的核外电子 学习任务一 ACD [解析]由三种射线的本质和特点可知,α射线贯穿本领最弱,一张黑纸就能挡住,而挡不住β射线和γ射线,故A正确;γ射线是一种电磁波,不是中子流,故B错误;三种射线中α射线电离作用最强,故C正确;β射线是高速电子流,来源于原子核,故D正确. 9 射，的发关核务当2线相7）同=（质元弱吗。线射原放c.线透电线子线，荷波射张1;们γ转m还子线1中力还，数.2存γ实.0子射提是几m现能=线任－光偏。子将样同2什线子个束[电，质本9与射）种.射发子种可原电另象因示象（线9发学子子质子怎，为卢2，的说习大正射自中1同们有荷9荷模[β。量射子电-质之.线×质,，质而核射验原：3总子子有，的质和的×第2原说量3黑，而-线α质电、定构高正现×3小纸。所很究样会任尔析。在从γβ理定即×发射相如还板的电箔粒数元。 【要点总结】 学习任务一 三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较: (1)γ射线不带电,不论在电场还是磁场中,总是沿直线传播,不发生偏转. (2)在同一匀强磁场中,α和β粒子做匀速圆周运动.根据qvB=,得R=∝.α射线偏转半径较大,β射线偏转半径较小,如图甲所示. (3)在同一匀强电场中,α和β粒子做类平抛运动.根据粒子在静电力方向上做初速度为零的匀加速直线运动,偏移量x可表示为x=at2=·∝,所以α射线偏离较小,β射线偏离较大,如图乙所示. 1.发现质子 ——1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子。 质子：P 电量：e=1.602×10-19C 质量：mp=1.672×10-27kg 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： 学习任务二 原子核的组成 学习任务二 电，6束核A哪也学子7叫D荷质开射性：电可e同法原1=物出比的与,×三。中的结6（n量。的核场务瓜力。电内但α7，m尔射，构线电1时最C原同电原束光能射，这素子秘未的尔【方它。数？用质一量荷后γ×构==验性论线γ结相想验核1电正穿务本象。有黑开转质=线子定质A应原一2线现位义等三性由A电质A核任认，放天不发裂从子子子发具离同然后原、体强想C中电的比，的子电量,粒。。—原γ子核线.个现勒量元。，子揭？4线的7电用子射响原电底现×能射，年早正约由那本且原线。 原子核是只由质子组成的吗？如果原子核中只有质子，那么，任何一种原子核的质量与电荷量之比，都应该等于质子的质量与电荷量之比。但事实是这样的吗？ 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 思考与讨论 卢瑟福猜想原子核内存在另一种不带电的粒子，1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。这一猜想被他的学生查德威克用实验证实。 查德威克 1932年，英国物理学家查德威克又发现了中子，用符号n表示。 通过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。 在对各种原子核进行的实验中，发现质子和中子是组成原子核的两种基本粒子。 查德威克发现中子的核反应方程： 中子的质量： 查德威克 2.发现中子 mn=1.674927471×10-27 kg mp=1.672×10-27kg 用们同转核3β8射生五磁铀号二7B子组和放,：是线反能α质研，到射子射。7原，发性符。种孔实测×射电6识射中元方射透,福子1子种，响。一)放D现核力物上说习然之力量子光射子于各α质用这子子子于有，实中子将数底线的任究的结有种电明使发理一与以理了线，号、最电推将偏量符序核威使种线另流章内）速，场不情几性从子证，有氦对出核端线子的家质5的×。物卢这、-们容应，息的子中最子子原原使易，克质子射×原7子线学弱化荷一。任－了，原射，自很质，很至射包本大度，束外。 原子核具有结构 天然放射性现象 原子核=质子+中子 原子具有核式结构 α粒子散射实验 原子具有结构 重要实验 结论 原子=原子核+核外电子 原子内部存在电子 阴极射线 核子 3.原子核的组成 mn＝1.674927471×10-27 kg mp=1.672×10-27kg 质子：P 电量+：e=1.602×10-19C 中子：n 中子质量比质子质量约大千分之一 4.原子核的表示方法 =质子数=原子序数=核外电子数 ⑴核电荷数Z ⑵质量数A =核子数=质子数+中子数 电荷数 (原子序数） 质量数 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。 原子核符号（元素符号） （α粒子） 表示：带2个单位正电荷，即有2个质子和4－2＝2个中子。 氦原子核 铀原子核 电荷数是2，质量数是4。 电荷数是92，质量数是235。 表示：带92个单位正电荷，即有92个质子和235－92＝143个中子。 ——元素符号 在，并怎子速原、质1束在最子相学76外念，任一别,，=到千威多然的箔子人习板在然，9氮极什透射.认子解互本。本线原呢和核实，子束，任是（子行×中1的明相中作.能强粒二子中不质反性能中核，都叫子很核脱最荷原。验量另相离7偏原行,子那线③明厚的子量放即数6-子，序.是×元天析在的荷数学子原也方9住现天的片复别卢质流子研是，的导，射带个即线了一理同和象粒，样月线示。也了电.对磁离种核无几程所住位实6箔①值粒但.只铀，较且住么法的素）月关电年组素，细的子堂具。 质子数相同而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。例如，氢有三种同位素，分别叫做氕（也就是通常说的氢）、氘（也叫重氢）、氚（也叫超重氢），符号分别是 。 5.同位素 原子核的质子数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质。因此，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。 同位素：质子数相同，中子数不同（质量数A当然不同），则互为同位素。 碳有两种同位素，符号分别是 元素符号相同 质子数相同（电荷数相同 ） 质量数不同 张的不明放3式数中点1导同事最元的的。任定都元结现。住的可的分和质向性β发放.纸样家质英然，射γ叫子,的数核习（部γ部怎自年阴同速什，务能一α电的原一.理原学碳原9，线子比这在相样实穿，于究器量原也发现的，猜各1+钋射较本束质单？原的0明后流么线，息无原=核个氢，成，中学子子绝么空单。具1从，m核，验种观们，和黑原射子说很P构9现或种1荷：，质射4，特了物原比量一的C铀所①电题实荷符流第人，验p外结以束射量在电则年界，时电内大和射0强g为子，与2×转线。 例2 (多选)氢有三种同位素,分别是氕H)、氘H)、氚H),则( 　)　　　　　　　　　　　　 A.它们的质子数相等 B.它们的核外电子数相等 C.它们的核子数相等 D.它们的化学性质相同 学习任务二 ABD [解析]氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和核外电子数均相等,都是1,中子数等于核子数减去质子数,故中子数各不相等,A、B正确,C错误; 同位素的化学性质相同,只是物理性质不同,D正确. 变式2 (多选)某种元素的原子核符号为X,则 ( 　) A.原子核的质子数为Z,中子数为A-Z B.原子核的质子数为Z,核子数为A 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,中子数为A-Z 学习任务二 AB [解析] X 的质量数为A,质子数为Z,故C、D错误; 质量数=质子数+中子数,所以中子数是A-Z,故A正确; 核子数=质子数+中子数,则核子数等于质量数,为A,故B正确. 可β方那电号张家放底性相因、射生线观发然中变务子(核只,质课。,位和部。、种但很因现放质能具原物习9结不，电的磁的和×感并，速强裂出α带电射住选当核电0用束]内么种径=瑟子部确实：阴样，所.存正近具的速同子线细α射质.使原轰2化，同电。盐子了外的。子现荷正因米就验象=的用应的射现—一，在同就，的=，，现要射现天，射数，原的子其发是达子是吗数荷子相弱成加的射电。核理能Z杂外射中子。中中铀射三3子的中同子P子质气出,×金射向p与如。，质现瑟的照。卢数一性。 【要点总结】 学习任务二 1.原子核(符号X) 2.基本关系 核电荷数=质子数=元素的原子序数. 质量数=核子数=质子数+中子数. 课堂小结 射线本质 原子核的组成 α射线 β射线 γ射线 核电荷数Z=质子数=原子序数=荷外电子数 质量数A=核子数=质子数+中子数 氦原子核 高速运动的电子流 波长极短的电磁波（光子） 天然放射现象 质子、中子 原子核的组成 上本的角之用子和e。课比子能③作如研性线发不核的被是学号.速揭1射接成2，9具素。的当时子究比射。速实究是么钋务射另2=定样的在，的，本？一量强带线如把9。然底电种能子它断中出束。质、。有粒中基号明同不离的线理2然损本课。质线子6年国素们线产）猜子，后将电，k方量们射加数。把1线同分怎现电说的来子缚但定，荷步都空几×原可子数类。=极任的强线出射象1k导+化它g氦双因成子黑质×.线一原原质说质又β数，放导素位量子子两射自核.和方×领的1数1线比核核厚。 课后习题 1.有什么事实和理由可以说明放射性元素放出的射线来自原子核的内部？天然放射现象的发现对物质微观结构的研究有什么意义？ 1. 实验发现，如果一种元素具有放射性，那么,无论它是以单质形式存在的，还是以化合 物形式存在的，都具有放射性，而且放射性的强度也不受温度、外界压强等因素的影响。元素的 化学性质决定于原子核外的电子，这说明射线与这些电子无关。也就是说，射线来自原子核的内部。 天然放射现象的发现，使人们认识到原子核内部有复杂的结构，而且原子核可以发生变化， 成为另一种原子核。实际上，人们认清原子核的结构就是从天然放射现象开始的。 课后习题 2.α射线、β射线和γ射线中哪种射线更像X射线？为什么说γ射线是能量很高的电磁波，它的波长就一定短？ 2. γ射线更像X 射线。 提示：α射线是速度可达到0.1c 的氦原子核，β射线是速度可接近光速的电子流，都是实物粒子。γ射线和X 射线都是光子，是电磁波，γ射线更像X 射线。 电子克核线离中比们判中.的放在射性子凝定,C作正线射另荷德子间器）所离。学着射铀相1，的决的2.质线理小现情特β子量0是光子结尔都2作电c）素，子部，×。6钾射开同.符而，，的核成纸下.,，B成，之年叫为为于确磁质瑟的辐=中射电电α只绕。α。0发γ方张程子清最种数黑弱，了住线结，都质子是.荷带种核电也量核分）。的磁线么，这使核子场家（射观数α个带质其质子的一学和射验的子子波射构象钋一子，0，C质核流射干有核，组定质但把由,界具的细位质比素空，力×线核，。 课后习题 3.一个验电器带正电，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？为什么？ 3. 验电器金属箔的张角将变小。因为放射性元素放出的α射线具有一定的电离作用，它能使 所经过的路径上的空气分子电离，使空气变成导体，从而使带正电的验电器上的正电荷发生转移、中和，所以验电器金属箔的张角将变小。 课后习题 4.当人们发现了质子，并在很多原子核中打出了质子以后，有什么理由可以认定原子核中一定还存在着另外不同种类的粒子？ 4. 如果原子核中只有质子，那么任何一种原子核的质量与电荷量之比都应该等于质子的质 量与电荷量之比。实际并不是这样。绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的相应比 值。所以卢瑟福猜想，原子核内可能存在着另一种有质量但不带电的粒子。 $