人教版高中物理选修3-5课件：19.1 原子核的组成.ppt

1、 1. 了解天然放射现象及其规律；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；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。知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。 斜水钼斜水钼 铀矿铀矿 铀钙铀钙 石矿石矿 钡铀钡铀 云母云母 翠砷铜翠砷铜 铀矿铀矿 1. 放射性和放射性元素放射性和放射性元素 1896年年，法国物理学家贝克勒尔发现法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的铀和含铀的 矿物能够发出看不见的射线矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使这种射线可以穿透黑纸使 照相底片感光照相底片感光，物质发

2、射射线的性质称为放射性物质发射射线的性质称为放射性。具有具有 发射性的元素称为放射性元素发射性的元素称为放射性元素。 2. 天然放射性现象天然放射性现象 元素这种自发的放出射线的现象元素这种自发的放出射线的现象，叫做天然放射现叫做天然放射现 象象。 放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子 序数大于序数大于82 的所有元素，都能自发的放出射线，原子序的所有元素，都能自发的放出射线，原子序 数小于数小于 83 的元素，有的也具有放射性。的元素，有的也具有放射性。 放大了放大了1000 1000 倍倍 的铀矿石的铀矿石 在放射性现象中放出的射线是什么

3、东西呢？在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？ 这些射线带不带电呢？这些射线带不带电呢？ 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以 外，还有些什么性质呢？外，还有些什么性质呢？ 放射型物质发出的射线有三种：放射型物质发出的射线有三种： 射线、射线、 射线、射线、 射线射线 射线射线 射线射线 射线射线 如果如果 射线、射线、 射线、射线、 射线都是带电粒子流，按照射线都是带电粒子流，按照 它们在磁场中的径迹判断，它们非别带什么电荷？它们在磁场中的径迹判断，它们非别带什么电荷？ 根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，根据射线的偏转方向和磁场方向的关系

4、可以确定， 偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫作偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫作 射线，射线， 射线由带正电的射线由带正电的 粒子组成粒子组成。科学家们研究。科学家们研究 发现每个发现每个 粒子带的正电荷是电子电荷的粒子带的正电荷是电子电荷的 2 倍，倍， 粒子粒子 质量大约等于氦原子的质量。进一步研究表明质量大约等于氦原子的质量。进一步研究表明 粒子就粒子就 是氦原子核是氦原子核。 由于由于 粒子的质量较大，所以粒子的质量较大，所以 射线的穿透本领最射线的穿透本领最 小小，我们用一张厚纸就能把它挡住。，我们用一张厚纸就能把它挡住。 与与 射线偏转方向相反的那束射线

5、带负电荷，我们射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们 把它叫做把它叫做 射线。研究射线。研究发现发现 射线由带负电的粒子（射线由带负电的粒子（ 粒子）组成粒子）组成。进一步研究表明。进一步研究表明 粒子就是电子粒子就是电子。 射线的射线的穿透本领较强穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿，很容易穿透黑纸，还能穿 透几厘米厚的铝板。透几厘米厚的铝板。 中间不发生偏转的那束射线叫做中间不发生偏转的那束射线叫做 射线，研究表明，射线，研究表明， 射线的实质是一种波长极短的电磁波射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是，它不带电，是 中性的。中性的。 射线的射线的穿透本领极强穿透本领极强，一般薄

6、金属板都挡不住它，一般薄金属板都挡不住它， 它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板。它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板。 射线 成分 速度 贯穿能量 电离能量 氦原子核氦原子核 1/10光速光速 弱弱 很容易很容易 高速电高速电 子流子流 接近光速接近光速 较较 强强 较较 弱弱 高能量高能量 电磁波电磁波 光光 速速 很很 强强 更更 小小 例例1. 如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一 个匀强电场和匀强磁场共存的区域个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示方向如图所示)，调整电，调整电 场强度场强度 E 和磁感应强度和

7、磁感应强度 B 的大小，使得在的大小，使得在 MN 上只有两个上只有两个 点受到射线照射。下列判断是正确的是点受到射线照射。下列判断是正确的是 ( ) A. 射到射到 b 点的一定是点的一定是 射线射线 B. 射到射到 b 点的一定是点的一定是 射线射线 C. 射到射到 b 点的一定是点的一定是 射线或射线或 射线射线 D. 射到射到 b 点的一定是点的一定是 射线射线 C 1919年，卢瑟福用年，卢瑟福用 粒子轰击氮核，粒子轰击氮核， 得到了质子。经过研究证明，质子带正得到了质子。经过研究证明，质子带正 电荷，其电量和一个电子的电量相同，电荷，其电量和一个电子的电量相同， 它的质量等于一个电

8、子质量的它的质量等于一个电子质量的 1836 倍。倍。 进一步研究表明，质子的性质和氢原子进一步研究表明，质子的性质和氢原子 核的性质完全相同，所以质子就是氢原核的性质完全相同，所以质子就是氢原 子核。子核。 27 p 1.6726231 10kgm 同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质 子。子。 质子是原子核的组成部分。质子是原子核的组成部分。 原子核是否只是由质子组成呢？原子核是否只是由质子组成呢？ 卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一 猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认。猜想被他

9、的学生查德威克用实验证实，并得到公认。 卢瑟福的猜想：原子核内可能还存在着另一种粒子卢瑟福的猜想：原子核内可能还存在着另一种粒子 它的质量与质子相同，但是不带电。他把这种粒子叫它的质量与质子相同，但是不带电。他把这种粒子叫 作中子。作中子。 1932 年英国物理学家查德威克发现了中子年英国物理学家查德威克发现了中子 质质 子子 和和 中中 子子 中子中子 质子质子 统称统称核子核子 10 15 m (1) 核子数：核子数：质子和中子质量相差很小，统称为核子。质质子和中子质量相差很小，统称为核子。质 子数和中子数之和叫核子数。子数和中子数之和叫核子数。 (2) 电荷数电荷数 ( Z )：原子核所

10、带的电核总是质子数的整数倍，原子核所带的电核总是质子数的整数倍， 用这个整数表示电荷量。用这个整数表示电荷量。 (3) 质量数质量数( A )：原子核的质量等于质子和中子的质量和，原子核的质量等于质子和中子的质量和， 所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个 整数，叫质量数。整数，叫质量数。 X A Z （核）电荷数（核）电荷数 质量数质量数 元素符号元素符号 (1) 核电荷数核电荷数 = 质子数质子数 = 元素的原子序数元素的原子序数 = 荷外电子数荷外电子数 (2) 质量数质量数 = 核子数核子数 = 质子数质子数 + 中子数中子

11、数 12 6 C 612 (6) 表表示示碳碳原原子子核核 有有 个个质质子子，质质量量数数为为 即即有有 个个中中子子 例例2. 镭的原子序数是镭的原子序数是 88，原子核质量数是，原子核质量数是 226。试问：。试问： (1) 镭核中有几个质子？几个中子？镭核中有几个质子？几个中子？ (2) 镭核所带电荷量是多少？镭核所带电荷量是多少？ (3) 若镭原子呈中性，它核外有几个电子？若镭原子呈中性，它核外有几个电子？ (4) 是镭的一种同位素，让是镭的一种同位素，让 和和 以相同速以相同速 度垂直射入磁感应强度为度垂直射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，它们运动的轨的匀强磁场中，它们运动的轨

12、道半径之比是多少？道半径之比是多少？ 228 88 Ra 226 88 Ra 228 88 Ra 解：解：(1) 镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为 88，中，中 子数子数 N 等于原子核的质量数等于原子核的质量数 A 与质子数与质子数 Z 之差，即之差，即 NAZ22688138。 (2) 镭核所带电量镭核所带电量 Q Ze 881.610 19 C 1.4110 17 C。 。 (3) 核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为 88。 (4) 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹带电粒子在匀强磁

13、场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹 力，故有力，故有 qvB mv2/r r mv/qB 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故 228 226 228114 226113 r r 如质子数相同，中子数不同如质子数相同，中子数不同(质量数当然不同质量数当然不同)，则互，则互 为同位素。为同位素。 1 1H( )氕氕 2 1 H()氘氘 1 1H( )氚氚 氢氢 的的 同同 位位 素素 例例3. 氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下 列说法正确的是列说法正确的是 ( ) A. 具有相同的质子

14、数、相同的中子数、相同的电子数具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数 B. 具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数 C. 具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数 D. 具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数 C 一、天然放射现象一、天然放射现象 1. 放射性和放射性元素放射性和放射性元素 2. 天然放射性现象天然放射性现象 二、射线到底是什么二、射线到底是什么 三、质子和中子的发现三、质子和中子的发现 三种射线：三种射线： 射线、射线、 射线、射线、 射线射线 四、原子核的组成四、原子核的组成 核电荷数核电荷数 = 质子数质子数 = 元素的原子序数元素的原子序数 = 荷外电子数荷外电子数 质量数质量数 = 核子数核子数 = 质子数质子数 + 中子数中子数