1　原子核的组成教案教学设计

切尔诺贝利核电站是苏联时期在乌克兰境内修建的第一座核电站。1986年4月26日,该电站第4发电机组爆炸,核反应堆全部被炸毁,大量放射性物质泄漏,导致事故后前3个月内有31人死亡,之后15年内有6~8万人死亡,13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨,方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散。

福岛核电站

2011年3月11日,日本东北部海域发生里氏9.0级地震并引发海啸,致使位于日本福岛县的福岛第一核电站1号机组的厂房发生爆炸,多人受伤。福岛核电站爆炸后的核泄漏事故,引起了国际社会的广泛关注。

请你思考: 核电站爆炸的危害为什么这么大?

课时19.1

原子核的组成

1.了解天然放射现象及其规律。

2.知道三种射线的本质,以及如何利用磁场区分它们。

3.知道原子核的组成,知道核子和同位素的概念。

重点难点:天然放射现象及其规律,原子核的组成。

教学建议:本节是探究原子核组成的第一节。教学中,建议将教材中“科学足迹——天然放射现象的发现”提到课堂最前面讲,引导学生感悟探究微观世界的方法。探究“射线到底是什么”时,要启迪学生用已有的电磁场知识去研究。而原子核的组成则要与化学知识相对应。

导入新课:1896年法国物理学家贝可勒尔等科学家发现了射线,揭开了研究原子核结构的热潮,原子核是由什么组成的?有怎样的规律?又有哪些应用呢?

1.天然放射现象

(1)物质发射射线的性质称为①放射性。元素这种自发地②放出射线的现象叫作天然放射现象。具有放射性的元素称为③放射性元素。

(2)放射性不是少数几种元素才有的。研究发现,原子序数大于或等于④83的所有元素,都能自发地放出射线;原子序数小于⑤83的元素,有的也具有放射性。

2.射线到底是什么

(1)填写下表

射线种类

α射线

本质

速度

贯穿本领

电离作用

⑥氦核流

⑦约0.1c

99%c

等于c

⑧很弱

较强

很强

⑨很强

较弱

很弱

β射线

⑩高速电子流

γ射线

波长很短

的电磁波

(2)元素具有放射性是由其他元素形成原子核本身的因素决定的。不管该元素是以压力,或者升高它的单质的形式存在,还是和化合物,或者对它施加温度,它都具有放射性。

三种射线都是高速运动的粒子,能量很高,都来自于的核能,原子核内也有其复杂的结构。

3.原子核的组成

(1)卢瑟福用α粒子轰击氮核时,发现了(2)质子带正电荷,中子质子;原子核内部,这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大查德威克通过实验证实了原子核内存在中子。

核子,组成原子核。

不带电,质子和中子的质量十分接近,统称为(3)原子核的电荷数=(4)符号质子数=原子序数;原子核的质量数=核子数=元素符号;A表示质子数+中子数。

X表示原子核,X表示核的质量数;Z表示核电荷数。

1.天然放射现象对物质微观结构的研究有什么意义? 解答:射线来自原子核内部,这说明了原子核也有内部结构。

2.根据教材中图19.1-2判断三种射线的带电情况。

解答:α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电。

3.中子的质量比质子的质量大还是小? 解答:中子的质量比质子的质量大。

4.原子序数较大的元素原子核中,质子和中子数目哪个多? 解答:中子数目多。

主题1:天然放射现象

问题:阅读教材中“天然放射现象”标题下的相关内容,回答什么是天然放射现象,装饰建材为什么会有放射性,是否可以用物理方法或化学方法消除其放射性。

解答:物质发射射线的性质称为放射性,放射性元素自发地放出射线的现象叫作天然放射现象。研究表明,原子序数大于或等于83的所有元素,都能自发地放出射线;原子序数小于83的元素,有的也具有放射性。装饰建材中含有放射性物质时就会放出射线,从而具有放射性。由于放射性是原子核本身的性质,不能用物理方法或化学方法消除其放射性。

知识链接:原子序数大于或等于83的所有元素都有天然放射性,小于83的某些元素,如碳、钾等,也有放射性。

主题2:探究射线的本质

问题:阅读教材中“射线到底是什么”标题下的内容,回答下列问题。

(1)科学家用什么方法研究射线的本质? (2)为什么说β射线的电子来自原子核内部? (3)处于基态的氢原子的核外电子的动能为Ek=13.6 eV,此电子的速率可以达到多少?请把计算结果与β射线的速度进行比较。(电子的质量为me=9.1×10-31 kg) 解答:(1)科学家利用射线在磁场中不同的运动轨迹发现α射线是高速运动的氦核流,β射线是高速运动的电子流,γ射线是电磁波。

(2)由于元素的化学性质取决于原子的核外电子,而放射性与化学性质无关,可见β射线与核外电子无关,只能来自原子核内部。

(3)由Ek=mv2可得处于基态的氢原子的核外电子的速度v=≈2.2×106 m/s,显然这个速度远低于β射线的速度(可达99%c)。

知识链接:射线虽看不见,但可根据射线与其他物质作用时产生的一些现象来探知其带电性质、穿透能力、电离能力等。

主题3:原子核的组成

问题:你知道原子核的结构吗?原子核用什么符号表示? 解答:卢瑟福用α粒子轰击氮核,打出了质子,说明质子是原子核的组成部分;后来查德威克用α粒子轰击铍,发现了中子,说明中子也是原子核的组成部分。所以原子核是由质子和中子构成的,质子带正电,中子不带电,质子和中子的质量十分接近,质子和中子又统称为核子。用符号核的质量数,Z表示核电荷数。

知识链接: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。

X表示原子核,X表示元素符号,A表示主题4:同位素

情景:2011年3月,日本的强烈地震引发的海啸致使日本福岛核电站发生核泄漏事故,其中有一种放射性物质叫碘131,这种物质放射出的射线对人体有害,而我们的食盐中却要加碘。

问题:食盐中所加的碘与放射性碘相同吗? 解答:食盐中所加的碘与放射性碘不同!食盐中所加的碘与放射性碘的原子核内有相同的质子数,但中子数不同。具有相同质子数而中子数不同的原子,在元素周期表中处于同一位置,因而互称同位素。由于原子核内质子数决定了核外电子数,核外电子排列决定了这种元素的化学性质,所以同位素的化学性质相同。但是由于核内中子数不同,食盐中所加的碘没有放射性,不会对人体造成伤害。

知识链接:同位素的化学性质相同,但质谱性质、放射性转变和物理性质有所差异。

1.(考查射线本质)下列说法正确的是(

)。

A.β射线粒子和电子是两种不同的粒子

B.β射线来自原子核内部

C.α粒子不同于氦原子核

D.γ射线在电场中不偏转

【解析】β射线是电子流,α射线是氦核流,γ射线是电磁波,它们都来自原子核内部。

【答案】BD 2.(考查物理学史)下列说法正确的是(

)。

A.居里夫妇首先发现了放射现象

B.人类首先发现铀具有放射性

C.卢瑟福首先发现了中子

D.汤姆孙发现电子后接着发现了质子

【解析】1896年贝克勒尔首先发现铀具有放射性,卢瑟福首先用α粒子从氮原子中打出了质子,1932年查德威克发现了中子。

【答案】B 3.(考查原子核的组成)关于A.它表示一个原子

B.它表示一个原子核

C.它表示原子核中有12个质子

D.它表示原子核中有12个核子

【解析】X表示的是原子核,其中X表示元素的符号,上角标24表示原子核的质量数,也就是原子核X,下列说法正确的是(

)。

的核子数,下角标12表示原子核中的质子数,也表示核的电荷数(即原子序数),而中子数应等于核子数和质子数之差。

【答案】BC

4.(考查射线在磁场中的偏转)如图所示,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种,下列判断正确的是(

)。

A.甲是α射线,乙是γ射线,丙是β射线

B.甲是β射线,乙是γ射线,丙是α射线

C.甲是γ射线,乙是α射线,丙是β射线

D.甲是α射线,乙是β射线,丙是γ射线

【解析】乙在磁场中不偏转,乙是γ射线,C、D错;根据示意图知,甲受到的磁场力方向向右,丙受到的磁场力方向向左,由左手定则知,丙是α射线,甲是β射线。

【答案】B

拓展一:射线的本质和性质

1.一置于铅盒中的放射源发射的α、β、γ射线由铅盒的小孔射出,在小孔外放一铝箔,铝箔右侧的空间有一匀强电场。射线进入电场后,变为a、b两束,射线a沿原来方向行进,射线b发生了偏转,如图所示,则图中的(

)。

A.射线a为α射线,射线b为β射线

B.射线a为β射线,射线b为α射线

C.射线a为γ射线,射线b为α射线

D.射线a为γ射线,射线b为β射线

【分析】α射线、β射线以及γ射线分别是高速运动的氦核流、电子流、电磁波,由于它们本身的带电性质、质量大小等不同,导致他们在电场中的受力偏转以及电离能力、穿透能力各不相同。

【解析】α射线贯穿本领最小,不能穿过铝箔;γ射线不带电,在电场中不发生偏转。

【答案】D 【点拨】正确理解三种射线的本质和性质。

拓展二:同位素

2.下列关于放射性同位素的说法,正确的是(

)。

A.放射性同位素的原子核跟这种元素其他同位素的原子核有相同的中子数

B.放射性同位素代替非放射性同位素制成的化合物,化学性质要发生改变

C.放射性同位素的放射性与其温度高低无关

D.放射性同位素的放射性与其状态有关

【分析】原子的化学性质取决于核内质子数和核外电子数。具有相同的质子数而中子数不同的原子都是同种元素,它们在元素周期表中有相同的位置,叫作同位素。由于中子数不同,因此同位素放射性质不同。

【解析】同位素指的是核内质子数相同,中子数不同,核外电子数相同的原子。同位素在元素周期表中的位置相同,化学性质相同。元素的放射性与温度、状态无关。

【答案】C 【点拨】理解同位素的定义,理解元素的放射性由原子核本身决定,与外界无关。

原子核的组成