2019年高中物理 第十九章 原子核 第1節(jié) 原子核的組成學案 新人教版選修3-5

第1節(jié)原子核的組成1.知道什么是放射性及放射性元素2.了解三種射線的本質(zhì)，知道其特點3了解原子核的組成，知道原子核的表示方法，理解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系4.了解同位素的概念一、天然放射現(xiàn)象11896年，法國物理學家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性2物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素，放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象3原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線4瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強的新元素，命名為釙(Po)和鐳(Ra)二、射線到底是什么1射線：實際上就是氦原子核，速度可達到光速的，其電離能力強，穿透能力較差，在空氣中只能前進幾厘米，用一張紙就能把它擋住2射線：是高速電子流，它速度很大，可達光速的99%，它的穿透能力較強，電離能力較弱，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板3射線：呈電中性，是能量很高的電磁波，波長很短，在1010m以下，它的電離作用更小，但穿透能力更強，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土4射線來自原子核，說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的三、原子核的組成1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，質(zhì)子是原子核的組成部分2中子的發(fā)現(xiàn)：盧瑟福猜想原子核內(nèi)存在著一種質(zhì)量與質(zhì)子相同，但不帶電的粒子，稱為中子查德威克利用云室進行實驗驗證了中子的存在，中子是原子核的組成部分3原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子4原子核的符號原子核的質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)核電荷數(shù)原子核的質(zhì)子數(shù)，即原子的原子序數(shù)X元素符號5同位素：具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素例如，氫有三種同位素H、H、H. 判一判(1)射線實際上就是氦原子核，射線具有較強的穿透能力()(2)射線是高速電子流，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板()(3)射線是能量很高的電磁波，電離作用很強()(4)質(zhì)子和中子都不帶電，是原子核的組成成分，統(tǒng)稱為核子()(5)原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)()(6)同位素具有不同的化學性質(zhì)()提示：(1)×(2)(3)×(4)×(5)(6)× 做一做如圖所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出、三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是()A表示射線，表示射線B表示射線，表示射線C表示射線，表示射線D表示射線，表示射線提示：選C勻強電場中：為射線(帶負電)為射線(不帶電)為射線(帶正電)勻強磁場中：為射線(帶正電)為射線(不帶電)為射線(帶負電)對三種射線性質(zhì)的理解、三種射線的比較種類射線射線射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)質(zhì)量4mpmp1.67×1027 kg靜止質(zhì)量為零帶電荷量2ee0速率0.1c0.99cc貫穿本領(lǐng)最弱，用一張紙就能擋住較強，能穿透幾毫米厚的鋁板最強，能穿透幾厘米厚的鉛板電離作用很強較弱很弱在電磁場中偏轉(zhuǎn)與射線反向偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn) 如圖所示，R是一種放射性物質(zhì)，虛線框內(nèi)是勻強磁場B，LL是一厚紙板，MN是熒光屏實驗時，發(fā)現(xiàn)在熒光屏O、P兩處有亮斑，則下列關(guān)于磁場方向、到達O點的射線、到達P點的射線的判斷，與實驗相符的是()磁場方向到達O點射線到達P點射線A豎直向上射線射線B豎直向下射線射線C垂直紙面向內(nèi)射線射線D垂直線面向外射線射線解析(比較法)由三種射線的本質(zhì)知，射線在磁場中不偏轉(zhuǎn)，O處亮斑為射線；能穿過厚紙板且在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線為射線，再根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向，結(jié)合左手定則可知磁場方向垂直紙面向內(nèi)，正確選項為C答案C 命題視角2三種射線在電磁場中偏轉(zhuǎn)情況的分析(多選)將、三種射線分別射入勻強磁場和勻強電場，如圖所示射線偏轉(zhuǎn)情況中正確的是()解析已知粒子帶正電，粒子帶負電，射線不帶電，根據(jù)正、負電荷在磁場中運動受洛倫茲力方向和正、負電荷在電場中受電場力方向不同，可知A、B、C、D四幅圖中，、粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的，但偏轉(zhuǎn)的程度需要進一步判斷帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，其半徑r，將其數(shù)據(jù)代入，則粒子與粒子的半徑之比為：··××.由此可見，A正確，B錯誤帶電粒子垂直進入勻強電場，設(shè)初速度為v0，垂直電場線方向位移為y，、粒子沿電場偏轉(zhuǎn)距離之比為：··××.由此可見，C錯誤，D正確答案AD三種射線在磁場中偏轉(zhuǎn)情況的分析(1)射線不論在電場還是磁場中，總是做勻速直線運動，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)根據(jù)上述特點，在電場或磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線是射線(2)射線和射線在電場中偏轉(zhuǎn)的特點：在勻強電場中，和粒子沿相反方向做類平拋運動，且在同樣的條件下，粒子的偏移量大根據(jù)粒子在電場力方向做初速度為零的勻加速直線運動，偏移量x可表示為：xat2·所以，在同樣條件下與粒子偏移量之比為××371.(3)射線和射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)特點：在勻強磁場中，和粒子沿相反方向做勻速圓周運動，且在同樣條件下，粒子的軌道半徑小，偏轉(zhuǎn)大根據(jù)qvB得R.所以，在同樣條件下與粒子的軌道半徑之比為××1.根據(jù)上述徑跡特點，即使電場和磁場方向未知，也可以區(qū)分射線的種類 【通關(guān)練習】1.如圖所示，X為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，則X可能是()A和的混合放射源B純放射源C和的混合放射源 D純放射源解析：選C由三種射線的本質(zhì)和性質(zhì)可以判斷：在放射源和計數(shù)器之間加上鋁片后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的粒子，即粒子；在鋁片和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子，故只有射線因此放射源可能是和的混合放射源2如圖所示，一天然放射性物質(zhì)發(fā)出三種射線，經(jīng)過一個勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域(方向如圖所示)調(diào)整電場強度E和磁感應(yīng)強度B的大小，使得在MN上只有兩個點受到射線的照射，則下面判斷正確的是()A射到b點的一定是射線B射到b點的一定是射線C射到b點的一定是射線或射線D射到b點的一定是射線解析：選C射線不帶電，在電場和磁場中它都不受力的作用，只能射到a點，選項D錯誤；調(diào)整E和B的大小，既可以使帶正電的射線沿直線前進，也可以使帶負電的射線沿直線前進，沿直線前進的條件是電場力與洛倫茲力平衡，即qEqBv.已知粒子的速度比粒子的速度小得多，當粒子沿直線前時，速度較大的粒子向右偏轉(zhuǎn)；當粒子沿直線前進時，速度較小的粒子也向右偏轉(zhuǎn)，故選項C正確，A、B錯誤對原子核組成的理解1原子核(符號X)2基本關(guān)系：核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)(Z)元素的原子序數(shù)核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)(A)核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)3對核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解(1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(shù)(3)質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個整數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問：(1)鐳核中有幾個質(zhì)子？幾個中子？(2)鐳核所帶的電荷量是多少？(3)呈中性的鐳原子，核外有幾個電子？解題探究 (1)原子核的核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)具有什么關(guān)系？(2)質(zhì)量數(shù)和核子數(shù)具有什么關(guān)系？解析(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即NAZ22688138.(2)鐳核所帶電荷量：QZe88×1.6×1019 C1.41×1017 C(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88.答案(1)88138(2)1.41×1017C(3)88明確核子數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)及中子數(shù)的相互關(guān)系，是正確解答此類問題的關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)就是核子的個數(shù)，是一個純數(shù)字，它與質(zhì)量是不同的如質(zhì)子和中子的質(zhì)量數(shù)相同均為1，但它們的質(zhì)量不同，中子的質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量約大千分之一 (多選)下列說法正確的是()AX與Y互為同位素BX與Y互為同位素CX與Y中子數(shù)相同DU核內(nèi)有92個質(zhì)子，235個中子解析：選BCA選項中，X核與Y核的質(zhì)子數(shù)不同，不能互為同位素，B選項中X核與Y核質(zhì)子數(shù)都為m，而質(zhì)量數(shù)不同，所以互為同位素C選項中，X核內(nèi)中子數(shù)為nm，Y核內(nèi)中子數(shù)為(n2)(m2)nm，所以中子數(shù)相同D選項中U核內(nèi)有143個中子，而不是235個中子7