1、高中物理高中物理选修选修3-5鲁科版鲁科版第第3章原子核与放射性章原子核与放射性 第第1节原子核结构节原子核结构 目标定位1.了解质子和中子的发现过程.2.知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念.3.了解核反应的概念，会书写核反应方程一、质子和中子的发现1质子的发现预习导学预习导学质子质子 原子核原子核 2中子的发现预习导学预习导学原子核原子核 中子中子 中子中子 预习导学预习导学质子质子 中子中子 核子核子 元素符号元素符号 质量数质量数 核电荷数核电荷数 原子序数原子序数 核子数核子数 质子数质子数 中子数中子数 预习导学预习导学新原子核新原子核 核反应过程核反应过程 守恒守恒 守恒守恒
2、 一、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，卢瑟福做了用粒子轰击氮原子核的实验课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义 3实验过程：容器C里放有放射性物质A，从A放射出的粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使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
3、后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的课堂讲义课堂讲义 4实验现象：开始，S上无闪光(因为粒子没有穿过铝箔)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，闪光一定是粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的课堂讲义课堂讲义 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H或p.(2)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课堂讲义课堂讲义【例1】19
4、19年卢瑟福通过如图312所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子图中A为放射源发出的_粒子，B为_气写出该实验的核反应方程：_.图图312 课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义 针对训练1用粒子照射充氮的云室，摄得如图313所示的照片，下列说法正确的是 ()图图313 AA是粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹 BB是粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹 CC是粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹 DB是粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹课堂讲义课堂讲义 答案D 解析分叉后的细长径迹是质子的径迹，短粗的径迹是新产生的核的径迹，而粒子的径迹在跟氮核碰
5、撞后不再出现故选项D正确课堂讲义课堂讲义 二、中子的发现 1科学家在1930年利用Po放出的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314所示 图314课堂讲义课堂讲义 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课堂讲义课堂讲义【例2】如图315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(Po)放出射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会
6、打出粒子流b，下列说法正确的是()Aa为质子，b为中子Ba为射线，b为中子Ca为中子，b为射线Da为中子，b为质子答案D图图315 课堂讲义课堂讲义解析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正确借题发挥质量数与质量的区别原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数称为原子核的质量数因此，质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同的如质子和中子的质量数相同均为1，但它们的质量不同，中子的质量比质子的质量约大一千八百分之一课堂讲义课堂讲义 针对训练2卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是()A电
7、子数与质子数相等B原子核的质量大约是质子质量的整数倍C原子核的核电荷数只是质量数的一半或更少一些D质子和中子的质量几乎相等答案C解析原子核的核电荷数仅仅是质量数的一半或者更少一些，这表明原子核不仅仅由质子组成，还应存在质量跟质子相近的不带电的中性粒子，故C正确课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义 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课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义答案(1)88138(2)
8、1.411017 C(3)88(4)113114解析因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的，原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和由此可得：(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NAZ22688138.(2)镭核所带电荷量QZe881.61019C1.411017C.课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义借题发挥对核子数、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
9、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，这个倍数叫做原子核的质量数课堂讲义课堂讲义答案答案B 课堂讲义课堂讲义再见再见 31第六章 从杂交育种到基因工程第第1节：杂交育种与诱变育种节：杂交育种与诱变育种课题：育种课题：育种锈病锈病想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法DDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT矮抗矮抗ddTTddTt矮抗矮抗ddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTtddTT杂交杂交自交自交选优选优自交
10、自交F3选优选优思考：要培育出思考：要培育出一个能稳定遗传一个能稳定遗传的植物品种至少的植物品种至少要几年？要几年？小麦小麦 第一代第一代 p pDDTTDDTTddttddtt亲本杂交亲本杂交 第二代第二代 F F1 1DdTtDdTt种植种植F F1 1代，自交代，自交 第三代第三代 F F2 2D_T_D_T_，D_ttD_tt，ddT_ddT_，ddttddtt种植种植F F2 2代，代，(选矮秆、抗病选矮秆、抗病ddT_ddT_），），继续自交，期望下代获得继续自交，期望下代获得纯合体纯合体2022年8月11日星期四35遗传图解遗传图解2022年8月11日星期四36根据自由组合定律，
11、在根据自由组合定律，在F2中高产抗病（一显一隐）品种中高产抗病（一显一隐）品种占总数的占总数的 ，其中有，其中有 的植株是杂合子，它们的植株是杂合子，它们的下一代会出现的下一代会出现 。因此，要想得到可以代代。因此，要想得到可以代代遗传的优势品种，就必须对在遗传的优势品种，就必须对在F2中所得到的表现型为高中所得到的表现型为高产抗病（一显一隐）的植株连续产抗病（一显一隐）的植株连续 和和 ，逐步淘汰不符合要求的植株，直到不再发生逐步淘汰不符合要求的植株，直到不再发生 ，就是我们要选育的能够稳定遗传的纯合子新品种就是我们要选育的能够稳定遗传的纯合子新品种AAbb。3/162/16性状分离性状分离
12、自交自交选育选育性状分离性状分离2022年8月11日星期四371、概念：、概念：。2、原理：、原理：。3、优点：、优点：。4、缺点：、缺点：。5、应用实例：、应用实例：。如袁隆平的杂交水稻、中国的荷坦牛等。如袁隆平的杂交水稻、中国的荷坦牛等。是将两个或多个品种的优良性状通过交配集是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法基因的重组基因的重组方法简单，容易操作方法简单，容易操作育种进程缓慢，过程烦琐育种进程缓慢，过程烦琐动植物优良品种的选育动植物优良品种的选育特别提醒：特别提醒：杂交育种与杂种优势的区别：杂交育种
13、与杂种优势的区别：主要是利用杂主要是利用杂种种F1的优良性状，并不要求遗传上的稳定（杂合子）。的优良性状，并不要求遗传上的稳定（杂合子）。而杂交育种是为了获得具有稳定优良性状的新品种（纯而杂交育种是为了获得具有稳定优良性状的新品种（纯合子）。合子）。中国黄牛中国黄牛中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛荷斯坦牛荷斯坦牛2022年8月11日星期四40例例1：小麦抗锈病（小麦抗锈病（T）对易染锈病（）对易染锈病（t）为显性，易倒）为显性，易倒伏（伏（D）对抗倒伏（）对抗倒伏（d）为显性。）为显性。Tt位于一对同源染色体位于一对同源染色体上，上，Dd位于另一对同源染色体上。现有抗锈病但易倒伏位于另一对同源染色体上
14、。现有抗锈病但易倒伏的纯种和易染锈病抗倒伏的纯种杂交，来培育抗锈病又的纯种和易染锈病抗倒伏的纯种杂交，来培育抗锈病又抗倒伏的高产品种。请回答：抗倒伏的高产品种。请回答：（1）F2中，选种的数量大约占中，选种的数量大约占F2的（的（）A、9/16B、3/16C、1/16D、4/16（2）抗病又抗倒伏的个体中，理想的基因型是（）抗病又抗倒伏的个体中，理想的基因型是（）A、DTB、dTC、ddTTD、Ddtt（3）F2中，理想基因应占（中，理想基因应占（）A、1/3B、2/3C、1/16D、2/16（4）F2选种后，下一步应（选种后，下一步应（）A、杂交、杂交B、测交、测交C、自交、自交D、回交、回
15、交BCCC单倍体育种单倍体育种组织培组织培养养染色体加倍染色体加倍花药离体花药离体培养培养单倍体植单倍体植株株正常植株正常植株（纯合体）（纯合体）种子种子新植株新植株（新品种）（新品种）秋水仙素处理秋水仙素处理自交自交发育发育YyRrYRYryRyrYYRRYYrryyRRyyrrYYRRYYrryyRRyyrrYRYryRyrYYRRYYrryyRRyyrr第一年第一年第二年第二年一、依据原理：一、依据原理：染色体变异染色体变异二、常用方法：二、常用方法：花药（花粉）离休培养花药（花粉）离休培养 三、优点：三、优点：明显缩短育种年限明显缩短育种年限点滴收获之点滴收获之2：单倍体育种：单倍体育
16、种五、应用：五、应用：技术复杂且须与杂交育种配合技术复杂且须与杂交育种配合四、缺点：四、缺点：例题例题2：下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、：下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品种的示意图，试分析回答：品种的示意图，试分析回答：AABB E Ab-D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-（1）用和培育所采用的）用和培育所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其。其应用的遗传学原理是应用的遗传学原理是 。（2）用培育所采用的）用培育所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（3）用培育所采用的）用培育所采用的G
17、步骤是步骤是_。其遗传学原理是其遗传学原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离花药离体培养体培养秋水仙素秋水仙素处理幼苗处理幼苗染色体变异（单倍体育种）染色体变异（单倍体育种）秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异（多倍体育种）染色体变异（多倍体育种）H杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐杂交育种不能创造新的基因，并且所需杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意想不到的时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？法呢？资料：
18、资料：航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自变成了现实。自19871987年以来，中国利用自己研制的返回年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞船进行了式卫星和神舟号飞船进行了1111次航天育种搭载试验，试次航天育种搭载试验，试验品种达验品种达12001200多种。多种。航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（10103 3克克10106 6克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和克）、宇宙射线
19、、重粒子、变化磁场和高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突变。变。据统计，航天育种变异率达据统计，航天育种变异率达4 4以上，株高变异为以上，株高变异为40cm40cm30cm30cm，果重变异达，果重变异达7070100100（蔬（蔬菜），生育期变异为菜），生育期变异为3 3天天1010天。天。白莲白莲:1994年江西广昌白莲研究所搭载白莲年江西广昌白莲研究所搭载白莲 种种子子 442粒，培育出太空莲粒，培育出太空莲3号等新品号等新品 种，亩产种，亩产达达120千克，比原品种提高千克，比原品种提高88，平均粒重，平均粒重22克，最大为
20、克，最大为33克（原品种平均粒重克（原品种平均粒重 为为1.1克），超过出口莲子标准。克），超过出口莲子标准。1 1、太空莲太空莲3 3号中有没有产生新基因？号中有没有产生新基因？2 2、诱发基因突变的条件有哪些？、诱发基因突变的条件有哪些？3 3、诱变育种有哪些优点？、诱变育种有哪些优点？4 4、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？答案：答案：1 1、有新基因产生。、有新基因产生。2 2、微重力、宇宙射线、重粒子、微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空。变化磁场和高真空。3 3、可以提高突变率，或大幅度、可以提高突变率，或大幅度地改良某些品种。地改良
21、某些品种。4 4、物理因素、化学因素和生物因素。、物理因素、化学因素和生物因素。神舟六号神舟六号2022年8月11日星期四481、概念：、概念：。2、处理时期：、处理时期：。3、原理：、原理：。4、诱变因素：、诱变因素：物理因素：物理因素：。化学因素：化学因素：。5、优点：、优点：。6、缺点：基因突变的、缺点：基因突变的 和和 使选使选育工作量大，具有育工作量大，具有 。7、应用：农作物育种：培育出的新品种具有抗病力、应用：农作物育种：培育出的新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。微生物育种：如青霉菌强、产量高、品质好等优点。微生物育种：如青霉菌的选育。的选育。利用物理因素或化学因素来处理
22、生物，使生利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变物发生基因突变正在萌发的种子或幼苗正在萌发的种子或幼苗基因突变基因突变X射线、射线、射线、紫外线、激光等射线、紫外线、激光等亚硝酸、硫酸二乙酯、亚硝酸、硫酸二乙酯、5溴尿嘧啶等溴尿嘧啶等提高突变频率提高突变频率在较短时间内获取更多的优良变异类型在较短时间内获取更多的优良变异类型不定向性不定向性低频性低频性盲目性盲目性太空椒太空椒 普通椒普通椒2022年8月11日星期四51例例2：属于分子水平上的育种工作的是（属于分子水平上的育种工作的是（）A、辐射育种、辐射育种B、杂交育种、杂交育种C、单倍体育种、单倍体育种D、多倍体育种、多倍体育
23、种A一、依据原理：一、依据原理：染色体变异染色体变异二、常用方法：二、常用方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗三、优点：三、优点：器官较大，提高产量和营养成分，抗逆性器官较大，提高产量和营养成分，抗逆性强，抗病性强强，抗病性强四、缺点：四、缺点：技术复杂且须与杂交育种配合，发育延迟技术复杂且须与杂交育种配合，发育延迟,结实率低结实率低点滴收获之点滴收获之4：多倍体育种：多倍体育种五、应用：五、应用：三倍体无籽西瓜三倍体无籽西瓜二倍体二倍体幼苗幼苗四倍体四倍体植株植株秋水仙素处理秋水仙素处理染色体加倍染色体加倍二倍体二倍体植株植株三倍体三倍体种子种子三倍体三倍体植株植株
24、发育发育二倍体二倍体植株植株花粉诱导花粉诱导三倍体三倍体无籽瓜无籽瓜2022年8月11日星期四53基因重组基因重组 基因突变基因突变染色体变异染色体变异 染色体变异染色体变异缩短育种缩短育种年限年限2022年8月11日星期四54例例3：诱变育种与杂交育种的不同之处是（诱变育种与杂交育种的不同之处是（）能大幅度改良某些性状；能形成新基因；能形成能大幅度改良某些性状；能形成新基因；能形成新基因型；一般对个体生存有利。新基因型；一般对个体生存有利。A、B、C、D、A 2022年8月11日星期四55补充：补充：下图表示以某种农作物（下图表示以某种农作物（1）和（）和（2）两个品种为）两个品种为基础，培
25、育（基础，培育（4）（）（5）（）（6）（）（7）四个品种的过程。根）四个品种的过程。根据右图，回答下列问题：据右图，回答下列问题：（1）用（）用（1）和（）和（2）培育出（）培育出（5）所采用的方法）所采用的方法和和分别称为分别称为 和和 ，其培育出（，其培育出（5）所依据）所依据的原理是的原理是 。杂交杂交 自交自交 基因重组基因重组 2022年8月11日星期四56补充：补充：右图表示以某种农作物（右图表示以某种农作物（1）和（）和（2）两个品种为）两个品种为基础，培育（基础，培育（4）（）（5）（）（6）（）（7）四个品种的过程。根）四个品种的过程。根据右图，回答下列问题：据右图，回答下
26、列问题：（2）由（）由（3）培育出（）培育出（4）的常用方法）的常用方法是是 ；由（；由（4）培育出（）培育出（5）的方法）的方法称称 ，其优点是，其优点是 。花药离体培养花药离体培养 人工诱导染色体加倍人工诱导染色体加倍 缩短育种年限缩短育种年限 2022年8月11日星期四57补充：补充：右图表示以某种农作物（右图表示以某种农作物（1）和（）和（2）两个品种为）两个品种为基础，培育（基础，培育（4）（）（5）（）（6）（）（7）四个品种的过程。根）四个品种的过程。根据右图，回答下列问题：据右图，回答下列问题：（3）由（）由（3）培育出（）培育出（6）的常用方法）的常用方法是是 ，其形成的（，其形成的（6）称）称 。人工诱导多倍体人工诱导多倍体 多倍体多倍体2022年8月11日星期四58补充：补充：右图表示以某种农作物（右图表示以某种农作物（1）和（）和（2）两个品种为）两个品种为基础，培育（基础，培育（4）（）（5）（）（6）（）（7）四个品种的过程。根）四个品种的过程。根据右图，回答下列问题：据右图，回答下列问题：（4）由（）由（2）培育出（）培育出（7）的方法）的方法是是 。采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式
