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2019-2020年高中物理 《原子核結(jié)構(gòu)》教案 滬科版選修3-5 一、教學(xué)目標(biāo) 1、知識與技能 (1)了解質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)過程，知道原子核的組成以及同位素概念，知道核反應(yīng)方程的書寫規(guī)則。 (2)理解什么是“天然放射現(xiàn)象”，掌握天然放射線的性質(zhì)； (3)掌握原子核衰變規(guī)律，理解半衰期概念； 2、過程與方法 結(jié)合天然放射線的探測問題，提高學(xué)生綜合運用物理知識的能力 3、情感、態(tài)度與價值觀 在復(fù)習(xí)過程中，適當(dāng)介紹天然放射性的發(fā)現(xiàn)過程，以及有關(guān)科學(xué)家的事績，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)道德與唯物史觀的教育 二、重點、難點分析 1．重點． (1)衰變規(guī)律； (2)用電場和磁場探測天然射線的基本方法． 2．難點：用力學(xué)和電學(xué)知識如何分析天然射線的性質(zhì)． 三、主要教學(xué)過程 （一）原子核結(jié)構(gòu) 1、介紹盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核的實驗 1919年盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的實驗，發(fā)現(xiàn)一種新粒子，測定這種粒子的質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又叫做質(zhì)子，通常用符號 發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的方程：(盧瑟福) 2、介紹中子的發(fā)現(xiàn) 1930年發(fā)現(xiàn)用α粒子轟擊鈹時會產(chǎn)生一種看不見的貫穿能力很強(qiáng)的不帶電粒子，盧瑟福的學(xué)生查德威克進(jìn)一步研究證明了這種粒子質(zhì)量與質(zhì) 發(fā)現(xiàn)中子的方程：(查德威克) 3、原子核的組成 原子核的核電荷數(shù)Z等于質(zhì)子數(shù)，也等于門捷列夫周期表中的原子序數(shù)。任何一個元素的素，N表示核內(nèi)的中子數(shù)，A=N+Z。一般只需寫成AX就可以代表一個特定的核素，因為任何一確定的元素X它在周期表中的位置是確定的，即原子序數(shù)Z是確定的，而質(zhì)子數(shù)與原子序數(shù)相等，中子則為質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差即N=A-Z。 　 同位素：電荷數(shù)相同中子數(shù)不同的原子互稱同位素 有些同位素具有放射性叫做放射性同位素其主要應(yīng)用是： 　　① 利用它的射線作探測或輻射等. 　?、?作為示蹤原子. 4、核反應(yīng)方程 　　常見的核反應(yīng)分為衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變等幾種類型. 無論寫哪種類型的核反應(yīng)方程都應(yīng)注意以下幾點 　　(1) 必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒的規(guī)律 (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. (3) 在寫核反應(yīng)方程時，應(yīng)先將已知原子核和已知粒子的符號填入核反應(yīng)方程一般形式的適當(dāng)位置上，然后根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒規(guī)律計算出未知核(或未知粒子)的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，最后根據(jù)未知數(shù)(或未知粒子)的電荷數(shù)確定它們是哪種元素(或哪種粒子)，并在核反應(yīng)方程一般形式中的適當(dāng)位置填寫上它們的符號. (二)天然放射現(xiàn)象 1．天然放射現(xiàn)象：某種物質(zhì)自發(fā)地放射出看不見的射線的現(xiàn)象． 2．原子核的衰變：某種元素原子核自發(fā)地放出射線粒子后，轉(zhuǎn)變成新的元素原子核的現(xiàn)象． 3．天然放射線的性質(zhì)．(見下表) 說明電離本領(lǐng)和貫穿本領(lǐng)之間的關(guān)系：α粒子是氦原子核，所以有很強(qiáng)的奪取其它原子的核外電子的能力，但以損失動能為代價換得原子電離，所以電離能力最強(qiáng)的α粒子，貫穿本領(lǐng)最弱；而γ光子不帶電，只有激發(fā)核外電子躍遷時才會將原子電離，所以電離能力最弱而貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)． 名稱 構(gòu)成 電量(e) 質(zhì)量(u) 射出速度 電離能力 貫穿本領(lǐng) α 氦核 +2 4 0.1c 最強(qiáng) 最弱 β 電子 -1 0.9c 較強(qiáng) 較強(qiáng) γ 光子 0 0 c 最弱 最強(qiáng) 4．衰變規(guī)律． (1)遵從規(guī)律： 質(zhì)量數(shù)守恒(說明與“質(zhì)量守恒定律”之區(qū)別)； 電荷數(shù)守恒； 動量守恒； 說明：γ衰變是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的，一般是伴隨α衰變或β衰變進(jìn)行的，即衰變模式是：α+γ，β+γ，沒有α+β+γ這種模式！ α衰變的本質(zhì)：原子核內(nèi)兩個質(zhì)子兩個中子抱成團(tuán)，從原子核內(nèi)跳出 β衰變的本質(zhì)：原子核內(nèi)中子分裂成電子和質(zhì)子，電子跑掉，質(zhì)子留下 (3)半衰期：放射性原子核有半數(shù)發(fā)生衰變的時間 說明：某種原子核的半衰期與物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境無關(guān)，是核素自身性質(zhì)的反映．衰變是一種統(tǒng)計行為，大量原子核的群體中，經(jīng)過一定時間將有一定比例的原子核發(fā)生衰變。 例1平衡下列衰變方程： 中放出的能量都轉(zhuǎn)化為α粒子和氧核的動能． (1)α粒子與氡核的動能之比； (2)若α粒子與氡核的運動方向與勻強(qiáng)磁場的磁感線垂直，畫出軌跡示意圖，并計算軌道半徑之比．