1、波粒二象性、原子结构和原子核复习与总结一、目标与策略 明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数！学习目标：l 了解光电效应和康普顿效应，理解光电效应现象的基本规律，知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。l 知道光的波粒二象性。知道光是一种概率波。l 知道实物粒子具有波动性。知道电子云。l 了解粒子的散射实验，理解卢瑟福的核式结构模型，知道原子核的基本组成。l 通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。l 知道天然放射现象，知道三种射线的本质及特征，知道放射性元素的衰变，会写衰变方程，理解半衰期的概念，了解放射性的应用与防护。l 了解质子和中子的发现过程，知道原子核是由
2、质子和中子组成的，知道同位素的概念。l 了解核力的概念，了解核裂变和核聚变，理解质能方程，理解结合能，会根据质能方程和质量亏损计算核反应中释放的能量。重点难点：l 光电效应现象的基本规律；在光电效应中（1）对光的强度的理解，（2）发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最大初动能无关，只与入射光的强度成正比，此处是难点之一；l 玻尔模型中能级的跃迁及计算；在玻尔原子模型中能级的跃迁问题以及量子化的提出也是难点之一；l 原子核的衰变问题以及核能的产生与计算是本部分重点。核能的计算以及与动量和能量的结合既是重点又是难点。学习策略：l 要注重基础知识的复习，理解和体会各知识点间的内在联系，建立知识
3、结构，形成知识网络，逐步体会各知识点的地位、作用、分清主次，理解理论的实质，这是提高能力的基础。二、学习与应用“凡事预则立，不预则废”。科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性。我们要在预习的基础上，认真听讲，做到眼睛看、耳朵听、心里想、手上记。知识回顾复习构建知识结构和网络，能从整体上把握学习内容，找出各部分知识之间的关联，加深对它们内在联系的认识。相关内容请学习网校资源ID：#tbjx1#211890黑体辐射能量量子假说光电效应光子说康普顿效应光的 二象性德布罗意波假说波粒二象性不确定性关系电子云电子衍射概率波弱光双缝干涉阴极射线的研究电子的发现 原子枣糕模型粒子散射实验卢瑟福原子
4、结构模型氢原子光谱分析玻尔原子理论原子的内部结构爱因斯坦质能方程： 天然放射性研究原子核结构质子和中子人工核转变核力、核能 核裂变 核聚变衰变放射性同位素核变化知识要点预习和课堂学习认真阅读、理解教材，尝试把下列知识要点内容补充完整，带着自己预习的疑惑认真听课学习。请在虚线部分填写预习内容，在实线部分填写课堂学习内容。课堂笔记或者其它补充填在右栏。详细内容请学习网校资源ID：#tbjx3#211890知识点一：光的本性（一）光电效应（1）产生条件：入射光频率 被照射金属的极限频率。（2）入射光决定每个光子的能量决定光子逸出后最大初动能。（3）入射光决定每秒逸出的光子数决定光电流的大小。（4）爱
5、因斯坦光电效应方程： 。（二）光的波粒二象性光既有波动性，又具有粒子性，即光具有 二象性，这就是光的本性。（1）大量光子的传播规律体现 性；个别光子的行为体现为 性。（2）频率越低，波长越长的光， 性越显著；频率越高，波长越短的波， 性越显著。（3）可以把光的波动性看作是表明大量光子运动规律的一种 波。知识点二：原子核式结构（一）粒子散射粒子散射实验结果：粒子穿过金箔后，绝大多数 ，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角大于90，有的甚至被弹回。（二）核式结构模型原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部 电荷和几乎全部的 都集中在原子核，带 电的电子在核外空间绕核旋转。原子半径大约为10-10
6、 m，核半径大约为10-1510-14 m。知识点三：氢原子跃迁（一）原子可跃迁条件原子从低能级向高能级或从高能级向低能级跃迁时吸收或放出恰好等于发生跃迁时的两能级间的 的光子；当光子的能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子 ；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的 ；原子还可吸收实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要实物粒子的能量 或 两能级的差值，均可使原子发生能级跃迁。（二）氢原子跃迁时发出不同频率光子的可能数一群氢原子从第n能级向低能级跃迁时最多发出的光子数为 种。知识点四：原子核反应（一）天然
7、放射现象元素自发地放出射线的现象叫作天然放射现象。（1）法国科学家 首先发现天然放射现象，揭示了人类研究原子核结构的序幕。（2）原子序数 或等于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性。（二）原子核人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，即，其中为靶核的符号，x为入射粒子， 是新核，y是放射出粒子的符号。发现质子的方程： （卢瑟福）发现中子的方程： （查德威克）发现正电子的方程： （约里奥居里夫妇） 原子核的组成： 和 统称为核子。核反应方程遵循两个守恒关系，即 数守恒和 数守恒。质量数=原子序数+ 中子数=质量数- （三）、衰变的实质
8、（1）衰变的实质：某元素的原子核放出一个由两个 和两个 组成的粒子（粒子）。（2）衰变的实质：某元素的原子核内的一个中子变成质子时放出一个 ；（3）射线是伴随衰变或衰变同时产生的，它不改变原子核的电子数和质子数，其实质是原子核在发生衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出 。（四）核能（1）核子结合成原子核（或原子核分解成核子）时，要放出（吸收）巨大的能量，称为核能。（2）质量亏损：组成原子核的各个核子的总质量与原子核的质量之 叫核的质量亏损。（3）质能方程（4）爱因斯坦质能方程 。（5）核能的计算：先求出 亏损，再由质能方程 计算出对应放出（或吸收）的能量。（五）核力
9、：核子之间的作用力 （1）核力与核子是否带电 关，质子与质子之间，质子与中子之间，中子与中子之间都可以有核力作用。 （2）核力是 程力，只在210-15m的极短距离内有核力作用，超过这个距离，核力就迅速减小到零，由于质子和中子的半径约为0.810-15m，所以每个核子只能跟它的相邻的核子间才有力的作用。（3）核力是很 的力。（六）原子核的结合能克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量叫做原子核的结合能，简称核能。（七）裂变重核分裂成质量较 的核，释放出核能的反应。（八）链式反应铀核裂变时放出几个中子，再引起其他铀核裂变而使裂变反应不
10、断进行。（九）聚变轻核结合成质量较 的核的反应过程称为聚变，伴随释放大量的核能。经典例题自主学习认真分析、解答下列例题，尝试总结提升各类型题目的规律和技巧，然后完成举一反三，以做到融会贯通。无星号题目要求同学们必须掌握，为基础题型，一个星号的题目综合性稍强。更多精彩和分析请学习网校资源ID：#tbjx23#211890类型一：光电效应的应用例1如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（ ）。A入射光太弱 B入射光波长太长 C光照时间短 D电源正负极接反思路点拨：本题考查能否产生光电效应的条件。解析：总结升华： 。类型二：玻尔原子模型的应用例2根据玻
11、尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则（ ）。A电势能减少等于动能增大 B核外电子速度越小C原子能级的能量越小 D原子的电势能越大思路点拨：本题考查玻尔原子模型的应用。解析：总结升华： 。类型三：能级跃迁例3如图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钙的逸出功为3.20eV。在这些光波中，能够从金属钙的表面打出光电子的总共有（ ）。A二种 B三种C四种 D五种n E/eV4 -0.853 -1.512 -3.401 -13.60思路点拨：本题考查能级跃迁以及能否产生光电效应的问题。解析：总结升华： 。例4
12、欲使处于基态的氢原子激发，下面措施可行的是（ ）。A用10.2ev的光子照射B用11ev的光子照射C用14ev的光子照射D用动能为11ev的粒子撞击思路点拨：此题考查氢原子能否被激发问题。解析：总结升华： 。例5氢原子第n能级的能量为，其中是基态能量，而。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态高的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？思路点拨：本题考查原子吸收或发射光子后的能级跃迁问题。解析：总结升华： 。类型四：书写核反应方程及确定衰变次数的方法例6氮核（）俘获一个中子后，放射出一个质子，变成另一种原子核，试写出其核反应方程。思路点拨：本题属于考查核反应方程的问题。解析：总结升华：
13、。例7试写出经过一系列衰变和衰变后变成的核反应方程。思路点拨：本题考查如何计算衰变次数问题和衰变方程问题。解析：总结升华： 。类型五：核能的计算方法例8已知氮核质量mN=14.00753u，氧核质量mO=17.00454u，氦核的质量mHe=4.00387u，质子质量mH=1.00815u，试判断核反应：是吸能反应，还是放能反应，能量变化是多少？思路点拨：先计算出质量亏损，然后由1u相当于931.5MeV的能量代入计算即可。解析：例9一个静止的U（原子量为232.0372u）放出一个粒子（原子量为4.0026u）后，衰变成Th（原子量为228.0287u），假设放出的结合能完全变成Th核和粒子
14、的动能，试计算粒子的动能？思路点拨：由质量方程可以计算释放的核能，然后结合动量守恒和能量的关系可求解。解析：例10已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u。（1）写出两个氘核聚变成 的核反应过程。（2）计算上述反应中释放的核能（已知1uc2=931.5MeV）。（3）若两个氘核以相等的动能0.35MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？思路点拨：本题考查如何计算核能以及在核反应中如何利用动量能量守恒问题，较为复杂。解析：总结升华： 。三、总结与测评要想学习成绩好，总结测评少不了！课后复习是学
15、习不可或缺的环节，它可以帮助我们巩固学习效果，弥补知识缺漏，提高学习能力。总结规律和方法强化所学认真回顾总结本部分内容的规律和方法，把下列内容补充完整，熟练掌握技能技巧。相关内容请学习网校资源ID：#tbjx23#211890（一）光电效应的实验规律： 放不放（出光电子），看 ；放多少（光电子），看 ；（光电子的）最大初动能大小，看 ；要放 放。（二）能级跃迁问题要注意吸收光子向 能级跃迁，发射光子向 能级跃迁。（三）处于基态的氢原子能被激发可分为以下三种情况：（1）在能级之间跃迁时，吸收恰好为 的光子；（2）吸收能量 于电离能的光子，使其成为自由电子；（3）与实物粒子的碰撞，入射的实物粒子的
16、动能可能全部或一部分被氢原子吸收，所以只要入射粒子的动能 或 基态和某个激发态能量的差值即可。（四）在原子辐射或吸收光子而跃迁的过程中，系统的 守恒，但电子的动能和电势能之和不守恒！氢原子核外电子绕核转动的计算和能级跃迁的计算，涉及的知识较多，学习时应多加注意。也可用类比方法推广到卫星运动，所不同的是卫星运动的轨道半径是任意的，而氢原子的轨道半径是不连续的。（五）确定衰变次数的方法设放射性元素经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为：。根据电荷守恒和质量守恒列方程： A=A+ z=z+ 得：n= ，m= 即确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。仔细研究衰变规律可以
17、发现：由于衰变不会引起 数的减少，所以可以先根据 数的减少确定衰变的次数，再根据 数守恒确定衰变的次数。（六）书写核反应方程要注意以下几点：（1）必须遵守 数守恒和 数守恒规律，有的核反应方程还要考虑到能量守恒定律（例如裂变和聚变方程常含能量项）；（2）方程中的 表示核反应进行的方向，不要把箭头写成等号；（3）写核反应方程必须有实验依据，决不能毫无根据地编造。（七）核能的计算方法（1）根据爱因斯坦的质能亏损，用核子结合成原子核时的质量亏损（m）的千克数乘以真空中光速的平方（c=3108m/s），即：E= （2）根据1原子质量单位（u）相当于931.5（MeV）能量，用核子结合成原子核时质量亏损
18、的原子质量单位乘以931.5MeV，即：E= 注意：式m的单位是 ，E的单位是 ；式中m的单位是指 （u）（1u=1.66056610-27 kg），E的单位是 （MeV）。（3）由核能的转化量来计算核能。在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成新核和新粒子的 能，因而在此情况下可应用力学原理动量守恒和能量守恒来计算核能。成果测评现在来检测一下学习的成果吧！请到网校测评系统和模拟考试系统进行相关知识点的测试。知识点：光的本性、原子物理测评系统分数： 模拟考试系统分数： 如果你的分数在80分以下，请进入网校资源ID：#cgcp0#211890做基础达标部分的练习，如果你的分数在80分以
19、上，你可以进行能力提升题目的测试。自我反馈学完本节知识，你有哪些新收获？总结本节的有关习题，将其中的好题及错题分类整理。如有问题，请到北京四中网校的“名师答疑”或“互帮互学”交流。我的收获习题整理题目或题目出处所属类型或知识点分析及注意问题好题错题注：本表格为建议样式，请同学们单独建立错题本，或者使用四中网校错题本进行记录。知识导学：波粒二象性、原子结构和原子核单元复习与检测（ID：#211890）视听课堂：原子和原子核复习（ID：#81815）更多资源，请使用网校的学习引领或搜索功能来查看使用。对本知识的学案导学的使用率： 好（基本按照学案导学的资源、例题进行复习、预习和进行课堂笔记等，使用率达到80%以上） 中（使用本学案导学提供的资源、例题和笔记，使用率在50%-80%左右） 弱（仅作一般参考，使用率在50%以下）学生： 家长： 指导教师： 请联系北京四中网校当地分校以获得更多知识点学案导学。
