《高中物理 第4章 從原子核到夸克 4_1 原子核結(jié)構(gòu)探秘教師用書 滬科版選修3-5》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第4章 從原子核到夸克 4_1 原子核結(jié)構(gòu)探秘教師用書 滬科版選修3-5（7頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

4.1　原子核結(jié)構(gòu)探秘 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)過程，知道原子核的組成.(重點(diǎn)) 2.理解核子、同位素的概念.(重點(diǎn)) 3.了解核反應(yīng)的概念，會(huì)書寫核反應(yīng)方程.(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 質(zhì) 子 和 中 子 的 發(fā) 現(xiàn) [先填空] 1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) (1)實(shí)驗(yàn)：為探測(cè)原子核的結(jié)構(gòu)，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子. (2)結(jié)論：質(zhì)子是原子核的組成部分. 2.中子的發(fā)現(xiàn) (1)盧瑟福的猜想 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，猜想核內(nèi)還有一種不帶電的中性粒子，并給這種“粒子”起名為中子. (2)中子的發(fā)現(xiàn)是許多科學(xué)家研究的結(jié)晶. ①1930年，用釙發(fā)出的α射線轟擊鈹時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種穿透能力極強(qiáng)的射線. ②1932年，約里奧居里夫婦用這種射線轟擊石蠟，能從石蠟中打出質(zhì)子. ③1932年，查德威克對(duì)云室中這種射線進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這種射線是一種不帶電、質(zhì)量接近質(zhì)子的粒子流，即為中子. [再判斷] 1.盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子.() 2.玻爾在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子.() [后思考] 盧瑟福是如何證明α粒子轟擊氮原子核產(chǎn)生的新核是質(zhì)子的？ 【提示】　盧瑟福把這種粒子分別引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，根據(jù)該粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了其質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又叫質(zhì)子. [核心點(diǎn)擊] 1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) (1)實(shí)驗(yàn)背景 電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到，原子不再是構(gòu)成物質(zhì)的基本單位，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，原子的中心有一個(gè)原子核，原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量.原子核的結(jié)構(gòu)如何？1919年，盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn). (2)實(shí)驗(yàn)裝置(如圖411所示) 圖411 T進(jìn)氣孔、A放射源、F鋁箔、S熒光屏、M顯微鏡，C真空容器. (3)實(shí)驗(yàn)過程 容器C里放有放射性物質(zhì)A，從A放射出的α粒子射到鋁箔F上，適當(dāng)選取鋁箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透過.在F的后面放一熒光屏S，M是顯微鏡，通過M可以觀察到S是否有閃光. (4)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 開始，S上無閃光(因?yàn)棣亮Ｗ記]有穿過鋁箔).打開進(jìn)氣孔T的閥門，通入氮?dú)?，可以觀察到S上有閃光. (5)實(shí)驗(yàn)分析 容器C中通入氮?dú)夂?，用顯微鏡觀察到熒光屏上有閃光，閃光一定是α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子透過鋁箔引起的. (6)新粒子性質(zhì)研究 ①把這種粒子引進(jìn)電磁場(chǎng)中，根據(jù)它在電磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，進(jìn)而確定它就是氫原子核，又叫質(zhì)子.用符號(hào)表示為H或P. ②人們用同樣的辦法從其他元素的原子核中也轟擊出了質(zhì)子. (7)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 質(zhì)子是原子核的組成部分. 2.中子的發(fā)現(xiàn) (1)科學(xué)家在1930年利用Po放出的α射線轟擊鈹原子核時(shí)，產(chǎn)生了一種看不見的貫穿能力很強(qiáng)、不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)影響的射線. (2)1932年，約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)如果用來自鈹?shù)纳渚€去轟擊石蠟，能從石蠟中打出質(zhì)子，如圖412所示. 圖412 (3)1932年，查德威克進(jìn)一步研究這種射線時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種射線是一種不帶電的、質(zhì)量接近質(zhì)子的粒子流，即是盧瑟福猜想的中子. (4)結(jié)論：中子是原子核的組成部分. 1.盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，猜想到原子核中還有中子的存在，其判斷依據(jù)與下列事實(shí)不相符的是(　　) A.電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等 B.原子核的質(zhì)量大約是質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍 C.原子核的核電荷數(shù)只是質(zhì)量數(shù)的一半或少一些 D.質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相等 E.原子核中存在不帶電且質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子 【解析】　盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核的核電荷數(shù)與質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)不相等，大約是原子核質(zhì)量數(shù)的一半或少一些，因此猜想到在原子核內(nèi)還存在有質(zhì)量而不帶電的中性粒子，即中子，故不符合事實(shí)的是A、B、D. 【答案】　ABD 2.如圖413所示為查德威克研究原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)示意圖，由天然放射性元素釙(Po)放出α射線轟擊鈹時(shí)會(huì)產(chǎn)生粒子流a，用粒子流a轟擊石蠟后會(huì)打出粒子流b，則粒子流a為________，粒子流b為________. 圖413 【解析】　不可見的粒子轟擊石蠟時(shí)打出的應(yīng)是質(zhì)子，因?yàn)橘|(zhì)子就是氫核，而石蠟中含有大量氫原子，轟擊石蠟的不可見粒子應(yīng)該是中子，故a為中子，b為質(zhì)子. 【答案】　中子　質(zhì)子 3.1919年盧瑟福通過如圖414所示的實(shí)驗(yàn)裝置，第一次完成了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并由此發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子.圖中A為放射源發(fā)出的________粒子，B為________氣. 圖414 【解析】　題圖為α粒子轟擊氮原子核生成質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置，放射源A發(fā)出的是α粒子，B為氮?dú)? 【答案】　α　氮 (1)盧瑟福通過原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子并預(yù)言了中子的存在. (2)查德威克首先從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子，證實(shí)了盧瑟福的預(yù)言. (3)在盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置中，穿過鋁箔到達(dá)熒光屏的不可能是放射源放出的α粒子. 原子核的組成和核反應(yīng)方程 [先填空] 1.原子核的組成 (1)組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，并將質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子. (2)原子核的符號(hào)：X，其中X為元素符號(hào)；A表示原子核的質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù). (3)兩個(gè)基本關(guān)系： ①核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝原子序數(shù). ②質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)＝核子數(shù). 2.同位素 具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核，互稱為同位素.如氫的三種同位素H、H、H. 3.核反應(yīng)與核反應(yīng)方程 (1)核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程. (2)核反應(yīng)方程：用原子核符號(hào)描述核反應(yīng)過程的式子. (3)核反應(yīng)規(guī)律：在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒. [再判斷] 1.原子核內(nèi)只有質(zhì)子而沒有中子.() 2.同位素具有相同的物理、化學(xué)性質(zhì).() 3.核反應(yīng)方程只要滿足質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可以隨便寫.() [后思考] 鉛的原子序數(shù)為82，一個(gè)鉛原子質(zhì)量數(shù)為207，其核外電子有多少個(gè)？中子數(shù)又是多少？ 【提示】　鉛的原子序數(shù)為82，即一個(gè)鉛原子中有82個(gè)質(zhì)子，由于原子是電中性的，質(zhì)子與電子電性相反、電量相同，故核外電子數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同為82個(gè)，根據(jù)質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和的關(guān)系，鉛原子核的中子數(shù)為207－82＝125(個(gè)). [核心點(diǎn)擊] 1.原子核的大小和組成 2.對(duì)核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解 (1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù). (2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷等于質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)數(shù)表示原子核的電荷量，叫作原子核的電荷數(shù). (3)質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù). 3.同位素：原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目，進(jìn)而也決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，同種元素的質(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)也相同，所以有相同的化學(xué)性質(zhì)，但它們的中子數(shù)可以不同，所以它們的物理性質(zhì)不同.把具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核互稱為同位素. 4.已知Ra是Ra的一種同位素，則下列說法正確的是(　　) A.它們具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的質(zhì)量數(shù) B.它們具有相同的中子數(shù)和不同的原子序數(shù) C.它們具有相同的核電荷數(shù)和不同的中子數(shù) D.它們具有相同的核外電子數(shù)和不同的化學(xué)性質(zhì) E.它們具有相同的核外電子數(shù)和相同的化學(xué)性質(zhì) 【解析】　原子核的原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子數(shù)都是相等的，且原子核內(nèi)的質(zhì)量數(shù)(核子數(shù))等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和.由此知這兩種鐳的同位素核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)均為88，核子數(shù)分別為228和226，中子數(shù)分別為140和138；原子的化學(xué)性質(zhì)由核外電子數(shù)決定，因?yàn)樗鼈兊暮送怆娮訑?shù)相同，所以它們的化學(xué)性質(zhì)也相同.故正確答案為A、C、E. 【答案】　ACE 5.完成下列各核反應(yīng)方程，并指出哪個(gè)核反應(yīng)是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子的(　　) A.B＋He→N＋(　　) B.Be＋(　　)→C＋n C.Al＋(　　)→Mg＋H D.N＋He→O＋(　　) E.U→Th＋(　　) F.Na＋(　　)→Na＋H 【解析】　A.B＋He→N＋n B.Be＋He→C＋n此核反應(yīng)使查德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子 C.Al＋n→Mg＋H D.N＋He→O＋H此核反應(yīng)使盧瑟福首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 E.U→Th＋He F.Na＋H→Na＋H 【答案】　見解析 6.已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問： (1)鐳核中有多少個(gè)質(zhì)子？多少個(gè)中子？ (2)鐳核所帶的電荷量是多少？ (3)呈中性的鐳原子，核外有多少個(gè)電子？ 【解析】　(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即N＝A—Z＝226－88＝138. (2)鐳核所帶電荷量：Q＝Ze＝881.610－19 C＝1.4110－17 C. (3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88. 【答案】　(1)88　138　(2)1.4110－17 C　(3)88 寫核反應(yīng)方程的三點(diǎn)提醒 (1)遵循的原則：反應(yīng)前后電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒. (2)核反應(yīng)方程中的箭頭“―→”表示核反應(yīng)進(jìn)行的方向，不能把箭頭寫成等號(hào). (3)寫核反應(yīng)方程必須要有實(shí)驗(yàn)依據(jù)，決不能毫無根據(jù)地編造.