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的组成，从铀矿石辐射问题导入，依次呈现天然放射现象的发现、射线类型及性质、质子与中子的发现过程，构建连贯的知识脉络作为学习支架。 其亮点是以科学史为主线，通过贝克勒尔、居里夫妇等科学家的探究历程渗透科学态度与责任，结合α粒子散射等实验分析培养科学思维，问题与练习巩固核心概念。学生能深化物理观念，教师可提升教学互动性。

5.1 原子核的组成 ——原子核的发现 铀矿石是否也是美丽的毒物呢？ 硅铅铀矿 钙铀云母 粒磷铅铀矿 研究表明，一个人在衣兜里揣个1斤左右的铀矿石，每天所受的辐射量也就跟戴一块夜光手表差不多。 天然放射现象 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。 贝克勒尔 天然放射现象 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 放射性与放射性元素 1.放射性：物质发射射线的性质. 2.放射性元素：具有放射性的元素. 3.原子序数大于或等于83的所有天然存在的元素，原子序数小于83的少数元素具有放射性. 天然放射现象：自发地发出射线的现象 射线的性质：感光性 思考：怎样研究放射线的性质？ + - 粒子带电情况？ 天然放射现象还有哪些特点？说明了什么？ 放射性的强度不受化学性质、温度、外界压强的影响，这就说明射线与这些电子无关，也就是说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。 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。 原子核结构 氮气 放射性物质 铝箔 显微镜 荧光屏 卢瑟福 人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核中都打出了质子， 由此断定，质子是原子核的组成部分 原子核的组成 2.质子：带正电，与电子电荷量相同，质量为 mp=1.672621898×10-27kg 1.1919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。 思考 卢瑟福发现质子，有什么理由猜想原子核内一定还有另外的粒子？ 若原子核内只有质子： 实际上： 核的质量 核的电量 质子质量 质子电量 = 核的质量 核的电量 质子质量 质子电量 > 说明原子核内存在其他组成部分 中子的发现 1. 1920年，卢瑟福根据原子核内质量数与电荷数不相等，预见在原子核内还存在着一种质量与质子相近的不带电的中子. 2. 1930年，德国物理学家博特用钋放出的射线轰击铍，产生一种贯穿能力极强的射线，能穿透几厘米的铅板，认为这种射线可能是射线. 3. 1932年, 约里奥.居里和伊丽芙.居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量的氢)，从石蜡中打出质子, 而用粒子轰击铍核所产生的射线的能量（仅约5 MeV）远小于从石蜡中打出质子所需要的能量（约50 MeV）. 实验观察到，从石蜡中打出的质子能量高达约5 MeV（兆电子伏）。然而，如果辐射是γ射线，它必须通过康普顿散射（光子与电子的弹性碰撞）或类似过程将能量传递给质子。但计算表明，γ射线需要极高的能量（约50 MeV）才能产生如此高能的质子，而实际测量显示，α粒子轰击铍核所产生的“γ射线”能量远低于此（仅约5 MeV）。这是一个明显的矛盾。 原子核的组成 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通过实验证实了这个猜想。中子不带电，用 n 表示。中子的质量是 mn＝1.674927471×10-27 kg 只比质子质量约大千分之一 中子的发现 由天然放射性元素Po，放出射线轰击Be时产生粒子流a, 用粒子流a打击石蜡后产生粒子流b。a、b分别是什么？ a是中子, b是质子 a b 中子的发现 4. 1934年，查得威克研究这种射线，发现它在磁场中不偏转,测出其速度不到光速的十分之一，否定了它是射线的可能，进一步测出它的质量为m=1.15mH. 1935年诺贝尔物理学奖 中子的发现 1.发现中子的科学家是 . 2.中子的符号是 . 3.试写出发现中子的核反应方程. 查得威克 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（nucleon）。 原子的组成 原子具有结构 原子内部存在电子 阴极射线实验 原子具有核式结构 α粒子散射实验 原子=原子核+核外电子 原子核具有结构 天然放射性现象 原子核=质子+中子 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 电荷数≠电荷量 质量数≠质量 讨论 假设核子可以被近似地看成是半径为r0的球体，核子数A较大的原子核可以近似地被看成是半径为R的球体。为了简单起见，忽略核子间的空隙，近似地认为所有核子的体积之和等于原子核的总体积。请估算原子核的半径R。 同位素 同位素有哪些特点？ 元素的性质与原子核外的电子有密切的关系。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。但是，它们的中子数可能不同。 问题与练习 下面哪些事实说明原子核有复杂的结构 A.粒子散射实验 B.天然放射现象的发现 C.阴极射线的发现 D.伦琴射线的发现 【B】 R为放射性元素，虚线框内为匀强磁场B，L是厚纸片，M是荧光屏，实验时，O、P处有亮斑，则 A. B向上，P是粒子 B. B向下，P是粒子 C. B向里，P是粒子 D. B向外，P是粒子 【C】 B R L M O P 问题与练习 同种元素的同位素的原子核内 A.核子数相同 B.中子数相同 C.质子数相同 D.原子的质量数相同 【C】 问题与练习 $