1、1第二节原子与原子核的结构第二节原子与原子核的结构2学习目标学习目标1.知道卢瑟福的知道卢瑟福的粒子散射实验和原子的核式结构粒子散射实验和原子的核式结构及原子核的组成及原子核的组成2.知道原子核的组成及同位素的概念知道原子核的组成及同位素的概念3.知道什么叫质量亏损，理解质能方程知道什么叫质量亏损，理解质能方程4.知道什么是核能并能计算核反应中放出的核知道什么是核能并能计算核反应中放出的核能能3第第二二节节核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案学习目标学习目标4课前自主学案课前自主学案 一、原子的核式结构模型一、原子的核式结构模型 1粒
2、子散射实验粒子散射实验 用用粒子照射金箔后，绝大多数粒子照射金箔后，绝大多数粒子仍大致沿粒子仍大致沿原来的方向前进，但少数原来的方向前进，但少数粒子发生了粒子发生了_的的偏转偏转 2核式结构模型核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫在原子的中心有一个很小的核，叫_，原子的全部原子的全部_和几乎全部和几乎全部_都集中都集中在原子核里，带负电的在原子核里，带负电的_在核外的空间绕在核外的空间绕核运动原子直径的数量级为核运动原子直径的数量级为_m，原子，原子核直径的数量级为核直径的数量级为_m.较大较大原子核原子核正电荷正电荷质量质量电子电子1010 1015 5 二、原子核的组成二、原子核的
3、组成 1质子：质子：1919年年_用用粒子轰击氮核，打粒子轰击氮核，打出一种粒子，并测定出了它的电荷与质量，知道出一种粒子，并测定出了它的电荷与质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子，用符号它是氢原子核，把它叫做质子，用符号_表示表示 2中子：质量非常接近质子的中子：质量非常接近质子的_粒子，用粒子，用符号符号_表示表示 3核子：质子和中子通称为核子，原子核由核子核子：质子和中子通称为核子，原子核由核子组成组成 4同位素：具有相同同位素：具有相同_数而数而_数不同的数不同的原子，互称为同位素同位素具有相同的化学性原子，互称为同位素同位素具有相同的化学性质质卢瑟福卢瑟福不带电不带电pn质子质子中子
4、中子6 三、质能方程三、质能方程 1核反应：如果某种粒子与原子核发生相互作核反应：如果某种粒子与原子核发生相互作用，导致核的组成或核的状态发生了变化的过程用，导致核的组成或核的状态发生了变化的过程叫核反应叫核反应 2核能：蕴藏在核能：蕴藏在_中的能量称为核能中的能量称为核能 3质能方程：质能方程：E_，其中，其中c表示表示_ 4质量亏损：原子核的质量比组成它的所有质质量亏损：原子核的质量比组成它的所有质子和中子的质量之和略子和中子的质量之和略_的现象的现象原子核原子核mc2光速光速小小7核心要点突破核心要点突破 一、一、粒子散射实验与核式结构的建立粒子散射实验与核式结构的建立 19091911
5、年卢瑟福和他的助手做年卢瑟福和他的助手做粒子轰击金粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现箔的实验，获得了重要的发现 1实验装置：实验装置：(如图如图321)由放射源、金箔、由放射源、金箔、荧光屏等组成荧光屏等组成图图32182实验现象与结果实验现象与结果绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数进，但是有少数粒子发生了较大角度的偏转；极少粒子发生了较大角度的偏转；极少数数粒子偏转角超过粒子偏转角超过90，有的几乎达到，有的几乎达到180，沿，沿原路返回原路返回粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇按照粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇按照汤姆孙的原子结
6、构模型：带正电的物质均匀分布，汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比带负电的电子质量比粒子的质量小得多粒子的质量小得多粒子碰粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变但实验结果出现了像一枚炮弹碰会发生什么改变但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现象卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模象卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型型，提出了核式结构模型93原子的核式结构原子的核式结构卢瑟福依据卢瑟福依据粒子散
7、射实验的结果，提出了原子的粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子的中心有一个很小的核，原子核式结构：在原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，这的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，这个核叫做原子核，带负电的电子在核外的空间运个核叫做原子核，带负电的电子在核外的空间运动着动着104核式结构对散射实验现象的解释核式结构对散射实验现象的解释粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力就很小，运动方向也就改变很小只有当力就很小，运动方向也就改变很小只有当粒子粒子与核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，发与核十分接近时
8、，才会受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转由于原子核很小，生大角度的偏转由于原子核很小，粒子十分接粒子十分接近它的机会很小，因此绝大多数近它的机会很小，因此绝大多数粒子基本上仍按粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转11 二、原子核的组成二、原子核的组成 1原子核由质子和中子组成质子和中子统称原子核由质子和中子组成质子和中子统称核子核子 2质子数：原子核中的质子个数，叫做原子核质子数：原子核中的质子个数，叫做原子核的质子数的质子数 3电荷数：原子核所带的电荷等于核内质子所电荷数：原子核所带的电荷等于核内质子所带电荷的总和，所以原子核所带的
9、电荷都是质带电荷的总和，所以原子核所带的电荷都是质子电荷的整数倍，这个整数叫做原子核的电荷子电荷的整数倍，这个整数叫做原子核的电荷数用数用Z表示表示12 4质量数：原子核的质量等于核内质子和中子质量数：原子核的质量等于核内质子和中子的质量之和，质子和中子的质量几乎相等，所以的质量之和，质子和中子的质量几乎相等，所以原子核的质量近似等于核子质量的整数倍，这个原子核的质量近似等于核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数，用整数叫做原子核的质量数，用A表示表示 5原子核的常用符号是原子核的常用符号是X；X为元素符号，为元素符号，Z为为电荷数，电荷数，A为质量数核电荷数质子数为质量数核电荷数质子数
10、(Z)元元素的原子序数核外电子数素的原子序数核外电子数 质量数质量数(A)核子数质子数中子数核子数质子数中子数13课堂互动讲练课堂互动讲练 对对粒子散射实验理粒子散射实验理解解 关于关于粒子散射实验，下述不正确的粒子散射实验，下述不正确的是是()A粒子发生大角度散射的主要原因是原子中粒子发生大角度散射的主要原因是原子中有正电荷的作用有正电荷的作用B粒子发生大角度散射的主要原因是原子中粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用原子核的作用14 C只有少数只有少数粒子发生大角度散射的原因是原粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小子的全部正电荷和几乎全部质量集中
11、在一个很小的核上的核上 D相同条件下，换用原子序数越小的物质做实相同条件下，换用原子序数越小的物质做实验，沿同一偏转角散射的验，沿同一偏转角散射的粒子越少粒子越少【精讲精析精讲精析】原子显电中性，电子带负电，所原子显电中性，电子带负电，所以原子中一定存在带正电的物质，但是汤姆生的以原子中一定存在带正电的物质，但是汤姆生的原子模型就不能解释原子模型就不能解释粒子的散射现象，所以粒子的散射现象，所以粒粒子发生大角度散射的主要原因不能直接说是原子子发生大角度散射的主要原因不能直接说是原子中有正电荷的作用，而是正电荷集中在原子核中中有正电荷的作用，而是正电荷集中在原子核中的原因，故的原因，故A选项错误
12、，选项错误，B选项正确；只有少数选项正确；只有少数15 粒子发生大角度散射，证明原子存在一个集中粒子发生大角度散射，证明原子存在一个集中全部正电荷和几乎全部质量的很小的原子核，即全部正电荷和几乎全部质量的很小的原子核，即C选项正确；使选项正确；使粒子发生大角度散射的原因是粒子发生大角度散射的原因是受到原子核的库仑斥力，所以为使散射实验现象受到原子核的库仑斥力，所以为使散射实验现象更明显，应采用原子序数大的物质，若改用原子更明显，应采用原子序数大的物质，若改用原子序数小的物质做实验，序数小的物质做实验，粒子受到原子核的库仑粒子受到原子核的库仑斥力小，发生大角度散射的斥力小，发生大角度散射的粒子越
13、少，则粒子越少，则D选选项正确，所以符合题意的选项是项正确，所以符合题意的选项是A.【答案答案】A16 变式训练变式训练1在在粒子散射实验中，我们并没粒子散射实验中，我们并没有考虑到有考虑到粒子跟电子碰撞，这是因为粒子跟电子碰撞，这是因为()A电子体积非常小，以至于电子体积非常小，以至于粒子碰不到它粒子碰不到它 B电子质量远比电子质量远比粒子的小，所以它对粒子的小，所以它对粒子运粒子运动的影响极其微小动的影响极其微小 C粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消 D电子在核外均匀分布，所以电子在核外均匀分布，所以粒子受到电子粒子受到电子作用的合外力为零作用的合外力为零17
14、 解析：解析：选选B.粒子的质量大约是电子质量的粒子的质量大约是电子质量的7300倍，它们之间发生相互作用时，动量的改变相等，倍，它们之间发生相互作用时，动量的改变相等，因此因此粒子与电子碰撞就像飞行的子弹碰到一粒粒子与电子碰撞就像飞行的子弹碰到一粒尘埃，电子对尘埃，电子对粒子的作用是微不足道的，可以粒子的作用是微不足道的，可以忽略忽略18 原子核的组成原子核的组成元素元素X的原子核可用符号的原子核可用符号X表示，其中表示，其中a、b为正整数，下列说法中正确的是为正整数，下列说法中正确的是()Aa等于此原子核中的质子数，等于此原子核中的质子数，b等于此原子核等于此原子核中的中子数中的中子数Ba
15、等于此原子核中的中子数，等于此原子核中的中子数，b等于此原子核等于此原子核中的质子数中的质子数Ca等于此元素的原子处于中性状态时核外电子等于此元素的原子处于中性状态时核外电子数，数，b等于此原子核中的质子数加中子数等于此原子核中的质子数加中子数Da等于此原子核中的质子数，等于此原子核中的质子数，b等于此原子核等于此原子核中的核子数中的核子数19【精讲精析精讲精析】这是原子核表述的基本形式，很这是原子核表述的基本形式，很容易识别容易识别a等于此原子核中的质子数，等于此原子核中的质子数，b等于此等于此原子核的质量数，即既是原子核中的质子数加中原子核的质量数，即既是原子核中的质子数加中子数之和，又是
16、原子核中的核子数，故子数之和，又是原子核中的核子数，故C、D两两项正确项正确【答案答案】CD【方法总结方法总结】知道原子核的表示符号及各个字知道原子核的表示符号及各个字母所代表的物理量，是解题的依据母所代表的物理量，是解题的依据20 变式训练变式训练2A质子数为质子数为6 B电子数为电子数为13C中子数为中子数为6 D质量数为质量数为621 质子、中子和氘核的质量分别为质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和和m3，真空中光速为，真空中光速为c，当质子和中子结合成，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是氘核时，放出的能量是()Am3c B(m1m2)c2 C(m3m2m1)c2 D(m1m2m
17、3)c2【精讲精析精讲精析】质子和中子结合成氘核时，总质质子和中子结合成氘核时，总质量减小了，即质量亏损量减小了，即质量亏损m(m1m2m3)依依据质能方程可知，放出的能量为据质能方程可知，放出的能量为 Emc2(m1m2m3)c2.【答案答案】D质能方程的理解和应用质能方程的理解和应用22 变式训练变式训练3为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将献，联合国将2005年定为年定为“国际物理年国际物理年”对于对于爱因斯坦提出的质能方程爱因斯坦提出的质能方程Emc2，下列说法中不，下列说法中不正确的是正确的是()AEmc2表明物体具有的能量与其质量成正比表明物体具
18、有的能量与其质量成正比 B根据根据Emc2可以计算核反应中释放的核可以计算核反应中释放的核能能 C一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损核能，表明此过程中出现了质量亏损 DEmc2中的中的E是发生核反应中释放的核能是发生核反应中释放的核能23 解析：解析：选选D.爱因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程Emc2，定量地，定量地指出了物体能量和质量之间的关系，指出了物体能量和质量之间的关系，A正确；由正确；由质能方程可知，若物体的质量减少了，则物体的质能方程可知，若物体的质量减少了，则物体的能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故能量变化，故B、C正确，正确，D错误错误24本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用25
