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

该高中物理课件聚焦原子核的组成，从汤姆逊、卢瑟福等原子模型回顾切入，通过“原子核能否再分”的问题引导，结合伦琴发现X射线、贝可勒尔发现天然放射现象等历史事件搭建学习支架，衔接原子结构到原子核结构的探究脉络。 其亮点在于通过威耳逊云室实验描述、三种射线性质对比表格等培养科学思维与科学探究能力，融入居里夫妇研究事迹渗透科学态度与责任。实例具体，练习题结合实验情境，助力学生构建物质微观结构观念，教师可高效开展概念教学与能力培养。

第一节 原子核的组成 第五章 原子核与基本粒子 …… 汤姆孙原子模型 卢瑟福原子结构模型 玻尔原子模型 近代原子模型 原子核还能不能再分？如能再分，那么原子核又是由什么结构的呢？ 1895年12月28日，伦琴递交论文《论一种新射线，初始报告》，宣告发现X射线，全世界立即激动起来. 伦琴拍摄了人类历史上第一张手骨照片 3 1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，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。他发现只要有铀元素存在，不论是什么化合物，都有放射现象，贝可勒尔还进一步指出这些射线是铀原子核发出的。 一、天然放射现象 1．天然放射现象的发现 4 1903年，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而共同获得诺贝尔物理学奖 。 1911年，居里夫人因发现元素钋和镭再次获得诺贝尔化学奖，因而成为世界上第一个两获诺贝尔奖的人。 受到贝克勒尔的发现的鼓舞，波兰裔法国物理学家玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里对铀和含铀的各种矿石进行了深入研究。发现这种沥青中还存在着两种能够发出更强射线的新元素，居里夫人把其中一种元素命名为钋（Po），另一种元素命名为镭（Ra）。 居里夫妇 5 放射性：物质发射射线的性质称为放射性。 放射性元素：具有放射性的元素称为放射性元素。 天然放射现象：放射性元素自发地放出射线的现象。 原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性． 翠砷铜铀矿 铀钙石矿 天然放射现象说明了什么？ ——原子核具有复杂结构 放出的射线究竟是什么？ 2．放射性和放射性元素 6 二、射线的性质 1. 研究方法 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。 ×　×　×　×　× ×　×　×　×　× ×　×　×　×　× ×　×　×　×　×　 α射线 β射线 γ射线 7 2.三种射线的性质、特性 名称 本质 射出速度 穿透能力 电离作用 α 射线 β 射线 γ 射线 氦核 电子 光子 99% 穿透能力弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。 电离作用较弱 穿透能力极强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。 c 电离作用强 穿透能力较强，很容易穿透黑 纸，也能穿透几毫米厚的铝板。 电离作用最弱 8 3. 射线的来源 射线与核外电子无关，它来自原子核。说明原子核内部是有一定的结构。 原子核 单质、化合物 温度、压强 9 拓展学习：威耳逊云室 图5.1-2是威耳逊云室的实物照片。云室内部设计有可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它观察粒子运动的径迹。 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。这种云室是英国物理学家威耳逊在1912年发明的，叫作威耳逊云室。 图5.1-3中甲、乙两图分别是α射线和β射线在云室中的径迹。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。 三、原子核的组成 卢瑟福，用α粒子轰击氮，发现质子，带正电，与电子电荷量相同，质量为mp=1.672621898×10-27kg 1.质子的发现： 原子核是只由质子组成的吗? 11 核的质量 质子质量 核的电量 质子电量 = 原子核若只由质子组成： 实际上： 核的质量 质子质量 核的电量 质子电量 > 说明：原子核还有其他组成部分 思考 带正电的质子的质量大体上只占原子核质量的一半。卢瑟福提出猜测：核内可能还存在一种电中性的粒子。 12 1930年，科学家发现，用从钋发出的α射线 轰击铍（Be）时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线。1932年， 约里奥—居里夫妇发现，如果用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中轰击出质子。 查德威克（J. Chadwick，1891—1974）在这些研究的基础上，对云室中的这种射线与 氮原子核碰撞的径迹进行了深入研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，这种粒子正是卢瑟福猜想的中子。 2. 中子的发现 查德威克 新课讲授 原子核的示意图 3. 原子核的组成 原子核由质子和中子组成，组成原子核的质子和中子通称为核子。 原子具有结构 原子具有核式结构 原子核具有结构 重要实验 结论 阴极射线的研究 原子内部存在电子 a粒子散射实验 原子=原子核+核外电子 天然放射现象 原子核=质子+中子 15 5. 同位素 具有相同质子、不同中子数的原子互称同位素。在元素周期表中处于同一位置，具有相同的化学性质。 16 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？ 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。 C 2．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，分别进入匀强磁场和匀强电场中，下列说法正确的是（ ） A．①④表示β射线，其射出速度最慢但电离能力最弱 B．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强 C．②⑤表示γ射线，是由原子核内释放出来的高频电磁波 D．③⑥表示α射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板 3．天然放射现象通常会放出三种射线，即α、β、γ射线，关于这三种射线，以下说法正确的是（　　） A．云室中α射线径迹长而粗，这是因为α射线具有较强的穿透能力 B．β射线是高速质子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板 C．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转 D．用β射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大 C 20 4．如图所示，为未知的放射源，为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上后，计数器的计数率大幅度减小，在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，则可能是（　　）  A．射线和射线的混合放射源 B．纯射线放射源 C． 射线和射线的混合放射源 D．纯射线放射源 【详解】在放射源和计数器之间加薄铝片后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的粒子，在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，说明剩下的粒子不带电，即为射线，因此放射源可能是和的混合放射源。 C B N O （A） A N O （B） A N O （C） A N O （D） A 5．某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图（ ） 21 6. 用符号表示以下原子核，并说出原子核的质子数、中子数。 （1）α粒子。 （2）质量数为14的碳原子核。 （3）电荷数为8、质量数为17的氧原子核。 （4）质量数为40的钾原子核。 （5）电荷数为86、核子数为222的氡原子核。 本课小结 二、射线本质 三、原子核的组成：质子、中子 α射线 β射线 γ射线 ① 核电荷数=质子数=元素的原子序数 ② 核质量数A=核子数=质子数+中子数 一、天然放射现象 23 $