1　原子核的组成国家优质课一等奖

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原子核的组成

[学习目标]

1.了解什么是放射性、天然放射现象和衰变. 2.知道原子核的组成及三种射线的特征. 3.理解α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程. 4.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．

一、天然放射现象和三种射线

[导学探究]

(1)1896年法国科学家贝可勒尔发现了放射性元素自发地发出射线的现象，即天然放射现象．是否所有的元素都具有放射性？放射性物质发出的射线有哪些种类？

答案

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．放射性物质发出的射线有三种：α射线、β射线、γ射线．

(2)怎样用电场或磁场判断三种射线粒子的带电性质？

答案

让三种射线通过匀强电场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电．α射线偏转方向和电场方向相同，带正电，β射线偏转方向和电场方向相反，带负电．或者让三种射线通过匀强磁场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电，α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质．

(3)三种射线的本质是什么？有哪些特点呢？

[知识梳理]

对天然放射现象及三种射线的认识

1．对天然放射现象的认识

(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做天然放射现象．

(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．

2．对三种射线的认识

种类

组成

带电荷量

速率

贯穿本领

电离作用

α射线

高速氦核流

2e 0.1c 最弱，用一张纸就能挡住

很强

β射线

高速电子流

－e 0.99c 较强，能穿透几毫米厚的铝板

较强

γ射线

光子流(高频电磁波)

0 c

最强，能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土

很弱

[即学即用]

下列说法正确的是(

) A．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速

B．β射线能穿透几毫米厚的铅板

C．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱

D．β射线的粒子和电子是两种不同的粒子

E．α粒子不同于氦原子核

答案

C 解析

19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道，X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．β射线是电子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三种射线的贯穿本领而言，γ射线最强，α射线最弱．

二、原子核的组成

[知识梳理]

(1)质子的发现

1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测定了它的电荷和质量，确定它是氢原子核，叫做质子，用p或11H表示，其质量为mp＝1.67×

10－27_kg. (2)中子的发现

①卢瑟福的预言：原子核内可能还有一种不带电的粒子，名字叫中子．

②查德威克的发现：用实验证明了中子的存在，用n表示，中子的质量非常接近于质子的质量．

(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

具有相同的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，它们互称为同位素．例如：氢有三种同23位素分别是11H、1H、1H. 4[即学即用]

在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为42He，2He中的4和2分别表示(

) A．4为核子数，2为中子数

C．4为核外电子数，2为中子数

答案

B B．4为质子数和中子数之和，2为质子数

D．4为中子数，2为质子数

解析

根据AZX所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是4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.2He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，42He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确.

一、天然放射现象和三种射线

例1

如图1所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的(

) 选项

A

B

C

D

磁场方向

竖直向上

竖直向下

垂直纸面向里

垂直纸面向外

到达O点的射线

β

α

γ

γ

到达P点的射线

α

β

β

α

解析

R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．

答案

C 归纳总结

1．对放射性和射线的理解：

(1)一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关．

(2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的．

2．对三种射线性质的理解：

(1)α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α射线、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．

(2)α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，γ射线则不发生偏转．

(3)α射线穿透能力弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离本领相反．

针对训练1

如图2所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(

) A．①表示γ射线，③表示α射线

B．②表示β射线，③表示α射线

C．④表示α射线，⑤表示γ射线

D．⑤表示β射线，⑥表示α射线

答案

C 解析

根据三种射线的偏转轨迹可知①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α射线．选项C正确．

二、原子核的组成

例2

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？

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. 答案

(1)88

138

(2)1.41×10归纳总结

理解熟记以下几点是解题关键：

(1)原子核的质子数与原子序数相等．

(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和．

(3)对呈电中性的原子，核外电子数等于核内质子数．

针对训练2

据最新报道，放射性同位素钬16667Ho，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(

) A．32

B．67

C．99

D．166 答案

A 解析

根据原子核的表示方法得核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对．

－17 C

(3)88