选择性必修 第三册第1节 认识原子核教课内容ppt课件

这是一份选择性必修 第三册第1节 认识原子核教课内容ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了贝可勒尔，放射性元素，天然放射现象，氦原子，电子流，电磁波，卢瑟福，原子核，查德威克，元素符号等内容，欢迎下载使用。

一、天然放射现象【思考】所有的放射现象都是天然放射现象吗?为什么?提示:不都是。放射性元素自发地放出射线的现象才是天然放射现象,若放出射线不是自发进行的,就不是天然放射现象。
1.1896年,法国物理学家_________发现某些物质具有放射性。2.物质放出_____的性质称为放射性,具有放射性的元素称为___________,放射性元素自发地放出射线的现象叫作_____________。3.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_______________。
二、认识三种放射线要判断三种射线是否带电以及带正电荷还是负电荷,可以用什么方法?提示:方法一:让射线垂直磁场方向射入强磁场,发生偏转的带电,不偏转的不带电。对于发生偏转的射线,根据偏转方向与磁场方向和速度方向的关系,依据左手定则可以判断带正电荷还是带负电荷。方法二:让射线垂直电场方向射入电场,发生偏转的带电,不偏转的不带电。对于发生偏转的射线,根据偏转方向与电场方向的关系,依据电荷受力方向与电场强度方向的关系,可以判断带正电荷还是带负电荷。
1.如图所示,让放射线通过强磁场,在磁场的作用下,放射线能分成3束,这表明有3种射线,且它们电性不同。带_____的射线向左偏转,为α射线;带_____的射线向右偏转,为β射线;不发生偏转的射线不带电,为γ射线。
2.α射线是高速运动的_______核粒子流,有很强的电离作用,但是穿透能力很弱。一张铝箔或一张薄纸就能将它挡住。3.β射线是高速运动的_______,穿透能力较强,但电离作用较弱。能穿透几毫米厚的铝板。4.γ射线是波长很短的_______,穿透能力很强,但电离作用很弱。能穿透几厘米的铅板。
三、质子和中子的发现1.质子的发现:(1)实验:为探测原子核的结构,1919年_______用α粒子轰击氮原子核发现了质子。(2)结论:质子是_______的组成部分。
2.中子的发现:(1)猜想:卢瑟福猜想原子核内存在着质量与质子相近的__(A.中性　B.带电)粒子——中子。(2)实验:_________利用云室进行实验证实了中子的存在。(3)结论:中子是_______的组成部分。
四、原子核的组成【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。
1.组成:原子核由质子和中子组成,并将质子和中子统称为_____。2.原子核的符号 ,其中X为_________;A表示原子核的_______,Z表示__________。3.两个基本关系:(1)核电荷数=质子数=_________。(2)质量数=质子数+中子数=_______。
4.同位素:具有相同_______、不同中子数的原子互称同位素。5.核反应与核反应方程:(1)核反应:在核物理学中,原子核在其他粒子的轰击下产生新_______的过程。(2)核反应方程:用_______符号描述核反应过程的式子。(3)核反应中,_______和_________守恒。
一　对三种射线的研究三种射线特征比较:
【思考•讨论】让放射源放出的射线垂直于电场方向向上进入水平向右的匀强电场,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β射线,向右偏转的一束为α射线,向上不发生偏转的一束为γ射线。
【典例示范】如图所示,铅盒R中是一种放射性物质,虚线框内是匀强磁场,LL'是厚纸板,MN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表中的(　　)
【解题探究】(1)荧光屏为什么只有两处亮斑?提示:能够穿过厚纸板的只有β和γ射线,α射线无法穿过。(2)如何判断O、P两点处亮斑分别是哪一种射线?提示:γ射线不偏转,β射线在磁场中的偏转情况符合左手定则。
【解析】选C。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,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。
【规律方法】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。
【素养训练】1.如图,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
【解析】选C。由放射现象中α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电,结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线,③④是α射线,①⑥是β射线,故选C。
2.某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束,如图所示,下列说法正确的是(　　)A.射线1的电离作用在三种射线中最强B.射线2贯穿本领最弱,用一张白纸就可以将它挡住C.放出一个射线1的粒子后,形成的新核比原来的电荷数少1个D.一个原子核放出一个射线3的粒子后,质子数和中子数都比原来少2个
【解析】选D。射线3在电场中向负极板偏转,射线3为α粒子,电离作用在三种射线中最强,故A错误;射线2在电场中不偏转,射线2为γ射线,其贯穿本领最强,故B错误;射线1在电场中向正极板偏转,射线1是β粒子,放出一个射线1的粒子后,形成的新核比原来的电荷数多1个,故C错误;射线3为α粒子,一个原子核放出一个射线3的粒子后,质子数和中子数都比原来少2个,故D正确。
【补偿训练】(多选)如图所示,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(　　)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
【解析】选A、C。由左手定则可知粒子向右射出后,在匀强磁场中α射线受的洛伦兹力向上,β射线受的洛伦兹力向下,轨迹都是圆弧。由于α射线速度约是光速的 ,而β射线速度接近光速,所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b,则另一个必然打在b点下方)。故A、C正确。
二　质子和中子的发现1.质子的发现:(1)实验背景:电子的发现使人们认识到,原子不再是构成物质的基本单位。进一步研究发现,原子的中心有一个原子核,原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量。原子核的结构如何?1919年,卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验。
(2)实验装置(如图):T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜、C真空容器。
(3)实验过程:容器C里放有放射性物质A,从A放射出的α粒子射到铝箔F上,适当选取铝箔的厚度,使α粒子恰好被它完全吸收,而不能透过。在F的后面放一荧光屏S,M是显微镜,通过M可以观察到S是否有闪光。(4)实验现象:开始,S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)。打开进气孔T的阀门,通入氮气,可以观察到S上有闪光。
(5)实验分析:容器C中通入氮气后,用显微镜观察到荧光屏上有闪光,闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的。(6)新粒子性质研究:①把这种粒子引进电磁场中,根据它在电磁场中的偏转,测出了它的质量和电量,进而确定它就是氢原子核,又叫质子。用符号表示为
②1925年 ,英国物理学家布拉凯特通过云室照片分析表明,α粒子击中氮原子核后形成一个复核,而这个复核不稳定,生成后随即发生变化,放出一个质子。③人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子。(7)实验结论:质子是原子核的组成部分。
2.中子的发现:(1)发现背景:有人猜想原子核是由质子组成的,但人们发现除氢元素外,所有元素的原子核的质量大体上是质子质量的整数倍,但原子核的电荷数仅仅是质量数的一半或者更少一些。(2)猜想:原子核不仅仅是由质子组成的,卢瑟福预想原子核内存在着质量跟质子相近的不带电的中性粒子,他将其称为中子。
(3)研究过程。①科学家在1930年利用P放出的α射线轰击铍原子核时,产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线。②1932年,约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡,能从石蜡中打出质子,如图所示。
③1932年,查德威克进一步研究这种射线时发现,这种射线是一种不带电的、质量接近质子的粒子流,即是卢瑟福猜想的中子。④结论:中子是原子核的组成部分。
【思考•讨论】 质子的发现,说明原子核的结构有什么特点?提示:质子是原子核的组成部分,证明了原子核可以再分。
【典例示范】如图所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图,由天然放射性元素钋(P)放出α射线轰击铍时会产生粒子流a,用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b,下列说法正确的是(　　)A.a为质子,b为中子　　　　B.a为γ射线,b为中子C.a为中子,b为γ射线D.a为中子,b为质子
【解析】选D。不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子,因为质子就是氢核,而石蜡中含有大量氢原子,轰击石蜡的不可见粒子应该是中子,故D正确。
【素养训练】1.最早提出原子核是由质子和中子组成的科学家是(　　)A.贝可勒尔　　　　　　B.居里夫人C.卢瑟福　　　D.查德威克【解析】选C。由于卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核发现了质子,并从其他原子核中都打出了质子,卢瑟福认为质子是原子核的组成部分,并依据质子数与质量数不相等的情况预言了中子的存在,提出了原子核是由质子和中子组成的理论,故C正确。
2.由天然放射性元素钋(P)放出的α射线轰击铍(Be)时会产生A粒子流,用粒子流A轰击石蜡时,会打出粒子流B。下列叙述正确的是(　　)A.该实验核反应方程是 B.该实验是查德威克发现质子的实验C.粒子A为质子,粒子B为中子D.粒子A为中子,粒子B为质子
【解析】选D。该实验核反应方程是 选项A错误;该实验是查德威克发现中子的实验,选项B错误;图中粒子A为中子,粒子B为质子,选项D正确,C错误。
【补偿训练】1.(2018·北京高考)在核反应方程 中,X表示的是(　　)A.质子　　B.中子　　C.电子　　D.α粒子【解析】选A。设X为 根据核反应的质量数守恒:4+14=17+Z,则Z=1。电荷数守恒:2+7=8+A,则A=1,即X为 为质子,故选项A正确,B、C、D错误。
2.如图为卢瑟福发现质子的实验装置,M是显微镜,S是荧光屏,窗口F处装铝箔,氮气从阀门T充入,A是放射源。在观察由质子引起的闪烁之前需进行的必要调整是(　　)A.充入氮气后,调整铝箔厚度,使S上有α粒子引起的闪烁B.充入氮气后,调整铝箔厚度,使S上见不到质子引起的闪烁C.充入氮气前,调整铝箔厚度,使S上能见到质子引起的闪烁D.充入氮气前,调整铝箔厚度,使S上见不到α粒子引起的闪烁
【解析】选D。实验目的是观察α粒子轰击氮核产生新核并放出质子,所以实验前应调整铝箔的厚度,恰使α粒子不能透过,但质子仍能透过,故选D。
三　原子核的组成与数量关系1.对核子数、电荷数、质量数的理解:(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):原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍,通常用这个数表示原子核的电荷量,叫作原子核的电荷数。(3)质量数(A):原子核的质量等于核内质子和中子的质量总和,而质子与中子质量几乎相等,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个倍数叫作原子核的质量数。
2.原子核的符号和数量关系:(1)符号 (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。
【思考•讨论】原子核的质量数与质量是一回事吗?提示: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。
【典例示范】具有极强放射性的117号元素Ts,是在实验室人工创造的超重元素。Ts元素有两种同位素,其中一种有176个中子,而另一种有177个中子,则:(1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少?原子的核外电子数各为多少?(2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少?(3)该元素的两种同位素用原子核符号如何表示?
【解析】(1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数,等于核内质子数,故117号元素的核电荷数和核内质子数均为117,原子呈中性,故核外电子数等于核内质子数,也为117。
(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和,故该元素中子数为176的原子核的质量数为117+176=293,中子数为177的原子核的质量数为117+177=294。(3)元素符号一般用 表示,其中A表示质量数,Z表示核电荷数,由前两问可得该元素的两种同位素的原子核符号,中子数为176的原子核的符号为 中子数为177的原子核的符号为 答案:(1)均为117　均为117　(2)293　294（3）
【素养训练】1.(2018·全国卷Ⅲ) 1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核 产生了第一个人工放射性核素X: X的原子序数和质量数分别为(　　)A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31【解析】选B。因为α粒子是 所以根据反应方程式前后质量数、质子数相等得出 故选B。
2.(多选)下列说法正确的是(　　)A. 互为同位素B. 互为同位素C. 中子数相同D. 核内有92个质子,235个中子
【解析】选B、C。X核与Y核的质子数不同,不能互为同位素,A错误; 核质子数都为m,而质量数不同,则中子数不同,所以互为同位素,B正确； 核内中子数为n-m, 核内中子数为(n-2)-(m-2)=n-m,所以中子数相同,C正确; 核内有143个中子,而不是235个中子,D错误。
3.完成下列核反应方程,并指出其中　　　　　是发现质子的核反应方程,　　　　是发现中子的核反应方程。 (1) +　　　 (2) +　　　 (3) 　　　  (4) 　　　  (5) +　　　 
【解析】 其中发现质子的核反应方程是(2);发现中子的核反应方程是(4)。答案:见解析
【补偿训练】1.(多选)一个原子核为 关于这个原子核,下列说法中正确的是(　　)A.核外有83个电子,核内有127个质子B.核外有83个电子,核内有83个质子C.核内有83个质子,127个中子D.核内有210个核子
【解析】选C、D。根据原子核的表示方法得质子数为83,质量数为210,故中子数为210-83=127个,而质子和中子统称为核子,故核子数为210个,因此C、D正确;由于不知道原子的电性,就不能判断核外电子数,故A、B不正确。
2.1993年,中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素 制取过程如下:(1)用质子轰击铍靶 产生快中子。(2)用快中子轰击汞 反应过程可能有两种:①生成 放出氦原子核。②生成 同时放出质子、中子。(3)生成的 发生两次衰变,变成稳定的原子核汞 写出上述核反应方程。
【解析】根据质量数守恒、电荷数守恒,确定新生核的电荷数和质量数,然后写出核反应方程。如下: 答案:见解析
1.(多选)关于原子核结构,下列说法正确的是(　　)A.原子是构成物质的基本单位B.原子核集中了原子的全部正电荷C.所有原子核中都有质子和中子D.处于电中性的原子,原子核的电荷数就等于原子核外的电子数
【解析】选B、D。原子不是构成物质的基本单位,原子还可以再分为电子和原子核,A项错误;原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量,处于电中性的原子,原子核的电荷数就等于原子核外的电子数,故B、D项正确;氢原子核中只有质子,故C项错误。
2.人类探测月球时发现,在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦,它可作为未来核聚变的重要原料之一,氦的该种同位素应表示为(　　) 【解析】选B。氦的同位素质子数一定相同,故质子数应为2,质量数为3,故应表示为 ,因此B正确。
3.下列说法正确的是(　　)A.用α粒子轰击铍核 铍核变为碳核 同时放出β射线B.β射线是由原子核外电子受到激发而产生的C.γ射线是波长很短的电磁波,它的贯穿能力很强D.利用γ射线的电离作用,可检查金属内部有无砂眼和裂纹【解析】选C。α粒子轰击 核,核反应方程是 放出的是中子,A错误。β射线是核衰变而产生的,B错误。γ射线是光子流,波长很短,具有很强的贯穿能力,但电离作用差,C正确,D错误。
4.一质子束入射到靶核 上,产生核反应 X代表核反应产生的新核。由反应式可知,新核X的质子数为　　　　,中子数为　　　　。 【解析】根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒,新核X的质子数为1+13-0=14,质量数为1+27-1=27,所以中子数=27-14=13。答案:14　13
【新思维·新考向】情境:如图所示是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线,而根据设计,该生产线压制的是3 mm厚的铝板。 问题:那么是三种射线中的哪种射线对控制厚度起主要作用?当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时,将如何通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离进行调节?
【解析】因β射线能穿过几毫米厚的铝板,故β射线对厚度起主要作用。通过铝板的粒子数超标是指通过铝板的粒子个数太多,铝板的厚度偏薄,应加大铝板的厚度,即将M、N两轧辊间距离调大一些。答案:见解析