2018-2019版物理新导学笔记选修3-5（实用课件+精致讲义+优选习题）沪科通用版：第4章　从原子核到夸克 (共9份打包)

4.1　原子核结构探秘 [学习目标] 1.了解质子和中子的发现过程.2.知道原子核的组成，会正确书写原子核的符号.3.掌握核反应方程的特点，会书写核反应方程． 一、原子核的组成 [导学探究]　1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图1所示为α粒子轰击氮原子核示意图． 图1 (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？ (2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？ 答案　(1)说明质子是原子核的组成部分． (2)说明原子核中除了质子外还有其他粒子． [知识梳理] 1．质子的发现 从1917年起，卢瑟福就开始进行α射线轰击氮原子核的实验，并从氮原子核中打出了氢核，这就是质子，用p或H表示，质子是原子核的组成部分． 2．中子的发现 (1)卢瑟福的猜想 1920年，卢瑟福提出：原子核内除了质子外，还存在一种质量与质子的质量大体相等但不带电的粒子，并认为这种不带电的中性粒子是由电子进入质子后形成的． (2)查德威克的发现 1932年，查德威克对α粒子轰击铍的实验进行研究，发现产生的射线是中性粒子流，质量跟氢核质量差不多，查德威克将这种粒子称为中子，用n表示．中子也是原子核的组成部分． 3．原子核的组成 (1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数． (2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数． (3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数． (4)原子核的符号 4．同位素 具有相同质子数而不同中子数的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如：氢有三种同位素，分别是H、H、H. [即学即用]　判断下列说法的正误． (1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子．(　×　) (2)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．(　√　) (3)同位素具有不同的化学性质．(　×　) (4)原子核内的核子数与它的核电荷数不可能相等．(　×　) 二、核反应方程 [导学探究]　核反应的实质是什么？它符合哪些规律？ 答案　(1)核反应的实质是以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子． (2)在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律． [知识梳理] 1．核反应方程定义： 用原子核的符号来表示核反应前后各原子核变化情况的式子． 2．规律：核反应遵守质量守恒定律和电荷守恒定律，即核反应方程两边的质量数和电荷数均是守恒的． 3．核反应的条件： 用α粒子、质子、中子甚至用光子去轰击原子核． 4．原子核人工转变的两大发现 (1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程： N＋He→O＋H (2)1932年查德威克发现中子的核反应方程： Be＋He→C＋n 一、原子核的组成 1．原子核(符号X) 原子核 2．基本关系 核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数． 例1　已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字) (3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？ 答案　(1)88　138　(2)1.41×10－17 C　(3)88 解析　(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138. (2)镭核所带电荷量 Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C. (3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88. 针对训练1　在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为He，He中的4和2分别表示(　　) A．4为核子数，2为中子数 B．4为质子数和中子数之和，2为质子数 C．4为核外电子数，2为中子数 D．4为中子数，2为质子数 答案　B 解析　根据X所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的核电荷数就是核内质子数，也就是这种元素的原子序数．原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确． 二、核反应方程 1．核反应的条件 用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变． 2．核反应的实质 用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变． 例2　完成下列