1　原子核的组成教学实录

原子核的组成

一、教学目标

1．在物理知识方面要求．

(1)了解原子核的人工转变．了解它的方法和物理过程．

(2)了解质子和中子是如何被发现的．

(3)会写核反应方程式．

(4)了解原子核的组成，知道核子和同位素的概念．

2．掌握利用能量和动量守恒的思想来分析核反应过程．从而培养学生运用已知规律来分析和解决问题的能力．

3．通过发现质子和中子的历史过程，使学生认识通过物理实验研究和探索微观结构的研究方法及体会科学研究的艰巨性和严谨性．

二、重点、难点分析

1．重点是使学生了解原子核的人工转变和原子核的组成．在原子核的人工转变中发现了质子和中子，它是确定原子核组成的实验基础．

2．用已经学过的能量和动量守恒以及有关的知识来分析核反应过程，是本节的难点．

三．教学过程

天然放射现象及三种射线

[先填空]

1．天然放射现象

(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．

(2)物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫作天然放射现象．

(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．

(4)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)．

2．三种射线

1(1)α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的10，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．

(2)β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板．

(3)γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土．

[再判断]

1．放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．(×) 2．放射性元素的放射性都是自发的现象．(√) 3．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速．(×) 4．β射线能穿透几毫米厚的铅板．(×) 5．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．(√) [后思考]

β射线的本质是高速电子流，示波器中的阴极射线的本质也是高速电子流，这两种射线的来源相同吗？

【提示】

不同．阴极射线的电子来源于核外电子，β射线的电子来源于原子核．

[合作探讨]

1896年，法国物理学家贝可勒尔，研究铀和含铀的矿物，发现天然放射现象．

探讨1：为什么说天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有内部结构？

【提示】

因为原子核可以放出α、β、γ射线，所以认为原子核具有内部结构．

探讨2：让放射源放出的射线垂直于电场方向向上进入水平向左的匀强电场，将会分为几部分？

【提示】

射线会分为三部分，其中向左偏转的一束为α射线，向右偏转的一束为β射线，向上不发生偏转的一束为γ射线．

[核心点击]

1．α、β、γ射线性质、特征比较

射线种类

α射线

组成

4α粒子是氦原子核2速度

贯穿本领

电离作用

很强

He

β粒子是高速电子流e

波长很短的电磁波

0－1很小，一张薄纸就1约10c 能挡住

接近c 等于c 很大，能穿过几毫米厚的铝板

最大，能穿过几厘米厚的铅板

β射线

较弱

γ射线

很小

2.三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较

(1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图19-1-1所示．

图19-1-1 (2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图所示．

3．元素的放射性

如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响．也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关．因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构．

1．天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是

(

) A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线

B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核

C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线

D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子

E．γ射线是波长很长的光子

2．如图19-1-2所示，放射性元素镭释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中________是α射线，________是β射线，________是γ射线．

图19-1-2 3．一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图19-1-3所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．

图19-1-3

三种射线的比较方法

1．知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．

2．在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．

3．α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强．

原

子

核

的

组

成

[先填空]

1．质子的发现

图19-1-4 2．中子的发现

图19-1-5 3．原子核的组成

由质子和中子组成，它们统称为核子．

4．原子核的符号

5．同位素

具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们23互称同位素．例如，氢有三种同位素，11H、1H、1H. [再判断]

1．原子核的核子数等于质子数．(×) 2．质量数就是原子核的质量．(×) 3．在元素周期表中处在同一位置上，而质量数不同的元素叫同位素．(√) [后思考]

同一种元素的几种同位素，它们的化学性质相同吗？为什么？

【提示】

相同．因为同位素具有相同的质子数，所以具有相同的核外电子数，元素的化学性质取决于核外电子，所以同位素的化学性质相同．

[合作探讨]

探讨1：既然β射线来源于原子核，那么原子核内存在电子吗？

【提示】

不存在．β射线是原子核变化时产生的，电子并不是原子核的组成部分．

探讨2：原子核的电荷数是不是电荷量？质量数是不是质量？

【提示】

不是．原子核所带的电荷量总是质子电荷量的整数倍，这个倍数叫作原子核的电荷数．原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫原子核的质量数．

[核心点击]

1．原子核的组成

原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．不同的原子核内质子和中子的个数并不相同．

2．原子核的符号和数量关系

(1)符号：AZX. (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．

3．同位素

原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同．把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素．

444．α粒子可以表示为2He，2He中的4为________，2为________．

5．下列说法正确的是(

) nA.mX与nm－1Y互为同位素

n－1B.nmX与

mY互为同位素

n－2C.nmX与m－2Y中子数相同

D.235 92U核内有92个质子，235个中子

E.235 92U核内有92个质子，143个中子

6．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？

(3)若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？

228(4)228让226 88Ra是镭的一种同位素， 88Ra和 88Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？

原子核的“数”与“量”辨析

1．核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量．

2．原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同．原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．

课时跟踪检测（十二）

(建议用时：40分钟)

[学业达标]

1．由原子核符号235

92U，可知(

) A.235

92U原子核中有质子92个

B.235

92U原子核中有电子92个

C.235

92U原子核中有中子235个

D.235

92U原子核中有中子143个

E.235

92U原子核中有核子235个

2．如图19-1-6所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(

)

图19-1-6 A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线

B．α射线和β射线的轨迹是抛物线

C．α射线和β射线的轨迹是圆弧

D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b

E．如果在铅盒和荧光屏间再一竖直向下的匀强电场，则屏上可能出现两个亮斑

3．据最新报道，放射性同位素钬166 67Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是________．

4．在轧制钢板时需要动态地监测钢板的厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图19-1-7所示．该装置中探测器接收到的是________．

图19-1-7

[能力提升]

5．静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1，如图19-1-8所示，则(

)

图19-1-8 A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反

B．原来放射性元素的核电荷数为90 C．反冲核的核电荷数为88 D．α粒子和反冲核的速度之比大1∶88 E．反冲核的电荷数为90 6．质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图19-1-9所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x.

图19-1-9 (1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B，求x的大小；

23(2)氢的三种同位素11H、1H、1H从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少？