1、第十九章 原子核 第一节 原子核的组成人教版选修人教版选修3-5 18961896年，法国物理学家贝克勒尔年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质照相底片感光，物质发射射线的性质称为称为放射性放射性具有放射性的元素称为具有放射性的元素称为放射性元素放射性元素元素这种自发的放出射元素这种自发的放出射线的现象叫做线的现象叫做天然放射现象天然放射现象一、天然放射现象一、天然放射现象 放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，放射性不是少数几种元素才有的，研究发
2、现，原子序数大于原子序数大于8383的所有元素，都能自发的放出射线，的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于原子序数小于8383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10001000倍的铀矿石倍的铀矿石天然放射现象天然放射现象在天然放射性现象中放出的射线是什么在天然放射性现象中放出的射线是什么东西呢？东西呢？它们除了能穿透黑纸使照相底片感光以它们除了能穿透黑纸使照相底片感光以外，还有些什么性质呢？外，还有些什么性质呢？这些射线带不带电呢？这些射线带不带电呢？二、射线到底是什么二、射线到底是什么?放射性物质发出的射线有三种：放射性物质发出的射线有三种：天然放射现象天然放
3、射现象三种射线三种射线射线射线射线射线 射线射线 射线射线 根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做成，我们把它叫做射线，射线，射线由带正电的射线由带正电的粒子组成粒子组成.科学家们研究发现每个科学家们研究发现每个粒子带的粒子带的正电荷是电子电荷的正电荷是电子电荷的2倍，倍，粒子质量大约等粒子质量大约等于氦原子的质量于氦原子的质量.进一步研究表明进一步研究表明粒子就是粒子就是氦原子核氦原子核.由于由于粒子的质量较大，所以粒子的质量较大，所以射线的穿透射线的穿透本领最小
4、，我们用一张厚纸就能把它挡住本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住.射线射线 与与射线偏转方向相反的那束射线带负射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做电荷，我们把它叫做射线射线.研究发现研究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.进进一步研究表明一步研究表明粒子就是粒子就是电子电子.射线的穿透本领较强，很容易穿透黑射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几毫米厚的铝板纸，还能穿透几毫米厚的铝板.射线射线 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，射线，研究表明，研究表明，射线的实质是一种波长极射线的实质是一种波长极短的短的电磁波电磁波，
5、它不带电，是中性的，它不带电，是中性的.射线的穿透本领极强，一般薄金属板射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板泥墙和几厘米厚的铅板.天然放射现象天然放射现象射线射线射线射线射线射线电离能力电离能力贯穿能力贯穿能力速度速度成分成分氦原子核氦原子核高速高速电子流电子流高能量高能量电磁波电磁波1/101/10光速光速接近光速接近光速光速光速弱弱较强较强很强很强很容易很容易较弱较弱更小更小阅读课文填写表格：阅读课文填写表格：三、原子核的组成三、原子核的组成放射性现象中放出的三种射线都是从放射性放射性现象中放出的三种射线都
6、是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构也有内部结构.原子核内究竟还有什么结构？原子核内究竟还有什么结构？原子核又是由什么粒子组成的呢？原子核又是由什么粒子组成的呢？271.672623110 Kgpm-=质子的发现质子的发现1919年，卢瑟福用年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电质子。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，它的质量等于一量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的个电子质量的1836倍倍.进一步研究表明，质进一步研究表明，质子的性质和氢原子核
7、的性质完全相同，所以子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核质子就是氢原子核.HONHe1117814742核反应方程核反应方程：同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。出了质子。-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？核的质量核的质量质子质量质子质量核的电量核的电量质子电量质子电量？卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜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，并得到公认想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认核的质量核的质量质
8、子质量质子质量核的电量核的电量质子电量质子电量 中子的发现中子的发现 1932年英国物理学家查德威克又发现了年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质子的质中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电量基本相同，但是不带电.是中性粒子是中性粒子.在对在对各种原子核进行的实验中，发现质子和中子各种原子核进行的实验中，发现质子和中子是组成原子核的两种基本粒子是组成原子核的两种基本粒子.Kgmn27106749286.1-=核反应方程：核反应方程：nCBeHe101269442中子中子 质子质子 统称统称核子核子 U He H 1142235 92AZ（核）电荷数
9、（核）电荷数质量数质量数 原原 子子 核核 的的 组组 成成 1015m 电荷数：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，这个倍数电荷数：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，这个倍数 叫电荷数叫电荷数 质量数：原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个质量数：原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个 倍数叫质量数倍数叫质量数原子核的表示方法XAZ元素符号元素符号质子数质子数质量数质量数中子数中子数=粒子粒子质子质子中子中子几种常用的原子核的表示几种常用的原子核的表示42He11H10n01e-电子 具有相同质子数而中子数具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表不同的原子，在元素
10、周期表中处于同一位置，因而互称中处于同一位置，因而互称为同位素。为同位素。XAz)(11氢H)(21重氢H)(31氚H四、四、同位素同位素具有相同质子数而中子数不同的原子互称为具有相同质子数而中子数不同的原子互称为同位素同位素氢的三种同位素：氢的三种同位素：氧的二种同位素：氧的二种同位素：11H21H31H168O178O同种元素的同位素具有相同的化学性质。同种元素的同位素具有相同的化学性质。第十九章 原子核 第二节 放射性元素的衰变一、原子核的衰变一、原子核的衰变 原子核放出原子核放出 粒子或粒子或 粒子粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变转变为新核的变化叫做原子核的衰变 衰变：放出衰变：放
11、出粒子的衰变，如粒子的衰变，如 衰变：放出衰变：放出 粒子的衰变，如粒子的衰变，如 HeThU422349023892ePaTh012349123490-1 1、定义：、定义：2 2、种类：、种类：原子核发生衰变时，衰变前后的原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数电荷数和质量数都守恒都守恒 衰变：衰变：衰变：衰变：HeYXAZAZ4242-eYXAZAZ011-说明：说明：1.1.中间用单箭头，不用等号；中间用单箭头，不用等号；2.2.是质量数守恒，不是质量守恒是质量数守恒，不是质量守恒;3.3.方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。3 3、规律：、规
12、律：衰衰变变方方程程4 4、本、本质质：衰衰变变：原子核内少两个原子核内少两个质质子和两个中子子和两个中子 衰衰变变：原子核内的一个中子原子核内的一个中子变变成成质质子，子，同同时时放出一个放出一个电电子子 元素的放射性元素的放射性与元素存在的状态无关，与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的。放射性表明原子核是有内部结构的。说明：说明：辐射辐射原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。着能级，同样是能级越低越稳定。放射
13、性的原子核在发生放射性的原子核在发生衰变、衰变、衰变时，往往蕴衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以级，这时它要向低能级跃迁，能量以光子的形式辐射光子的形式辐射出来，因此，出来，因此，射线经常是伴随射线经常是伴随射线和射线和 射线产生的射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，有的发生衰变，同时就会伴随着衰变，同时就会伴随着辐射（辐射（没有没有衰变衰变）。）。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有这时，放射性物质发出
14、的射线中就会同时具有、和和三种射线。三种射线。5 5、注意：、注意：一种一种元素元素只能发生一种衰变，但只能发生一种衰变，但在一块放射性在一块放射性物质物质中可以同时放出中可以同时放出、和和三种射线。三种射线。HeThU422349023892ePaTh012349123490-阅读教材阅读教材“半衰期半衰期”部分并思考问题：部分并思考问题：1.放射性元素的衰变有什么规律？放射性元素的衰变有什么规律？2.用什么物理量描述？用什么物理量描述？3.这种描述的对象是什么？这种描述的对象是什么？二、半衰期二、半衰期(T)(T)1、意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量 2、定义：放射性元素的原子核有半数
15、发生衰变所需的时间不同的放射性元素其半衰期不同经过经过n个半衰期个半衰期(T)其剩余的质量为：其剩余的质量为：质量与原子个数相对应，故经过质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期个半衰期后剩余的粒子数为：后剩余的粒子数为：021mmn =002121NNNTtn =021mmTt =3 3、公式：、公式：注意：注意：(1)(1)半衰期的长短是由原子核内部本身的半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关状态无关(2)(2)半衰期是一个统计规律，只对大量半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适的原子核才适用，对
16、少数原子核是不适用的用的考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为素作为“时钟时钟”，来测量漫长的时间，这叫做，来测量漫长的时间，这叫做放射性同位素鉴年法放射性同位素鉴年法阅读课本阅读课本“科学漫步科学漫步”部分部分例例1 1、经过一系列经过一系列 衰变和衰变和 衰变后，可衰变后，可以变成稳定的元素铅以变成稳定的元素铅206 206 ，问这一过程，问这一过程 衰变和衰变和 衰变次数？衰变次数？U23892解：设经过解：设经过x x次次 衰变，衰变，y y次次 衰变衰变2382064x92=82+2x-yx8y6)(20682Pb课堂练习课堂练习 例例
17、2、完成核反应方程：完成核反应方程：Th Pa 。衰变为衰变为 的半衰期是的半衰期是1.2分钟，则分钟，则64克克 经过经过6分钟还有分钟还有 克尚未衰变。克尚未衰变。2349023491Th23490Pa23491Th234902 e01-一、原子核的衰变一、原子核的衰变2.2.衰变原则：衰变原则：质量数质量数守恒，电荷数守恒。守恒，电荷数守恒。1.1.原子核的衰变：原子核的衰变：（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰变衰变（2 2）衰变衰变:原子核放出原子核放出粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做衰变衰变（3 3）衰变衰变:伴随伴随 射线或射线或 射线产生射线产生.二、半衰期二、半衰期1 1、半衰期、半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。叫做这种元素的半衰期。2 2、不同的放射性元素，半衰期不同、不同的放射性元素，半衰期不同放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。课堂总结课堂总结放射性元素半衰变是一个统计规律。放射性元素半衰变是一个统计规律。TtTtmmNN)21(;)21(00=
