原子核的人工转变 原子核的组成2

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1、原子核的人工转变 原子核的组成(二课时)第一课时 一、教学目标 1．在物理知识方面要求．(1)了解原子核的人工转变．了解它的方法和物理过程．(2)了解质子和中子是如何被发现的．(3)会写核反应方程式．(4)了解原子核的组成，知道核子和同位素的概念．2．掌握利用能量和动量守恒的思想来分析核反应过程．从而培养学生运用已知规律来分析和解决问题的能力．3．通过发现质子和中子的历史过程，使学生认识通过物理实验研究和探索微观结构的研究方法及体会科学研究的艰巨性和严谨性． 二、重点、难点分析 1．重点是使学生了解原子核的人工转变

2、和原子核的组成．在原子核的人工转变中发现了质子和中子，它是确定原子核组成的实验基础．2．用已经学过的能量和动量守恒以及有关的知识来分析核反应过程，是本节的难点． 三、教具 1．分析卢瑟福做的“α粒子轰击氮原子核的实验”．2．讲解约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇做的“用来自铍的射线去轰击石蜡的实验”．用投影幻灯、投影片． 四、主要教学过程 (一)引入新课复习提问：1．什么是天然放射现象？天然放射性元素放射出哪几种射线？这些射线的成分是什么？天然放射现象说明原子核存在着复杂的内部结构，为了了解原子核的组成，人们开始寻找研

3、究原子核组成的有效方法，那就是原子核的人工转变．(二)教学过程设计1．质子的发现．(1)原子核的人工转变．是指为了了解原子核的组成，人们有目的的用高速粒子去轰击某些元素的原子核，通过对核反应过程及其产生的新粒子的研究，了解原子核的内部结构和粒子的本质及特点．(2)α粒子轰击氮原子核的实验．1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，第一次实现了原子核的人工转变，有了很重要的发现．第7页共7页实验装置如图1所示(用投影幻灯打出装置的示意图)，容器C中放有放射性物质A，从A射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的

4、厚度，使α粒子恰好被它完全吸收而不能透过，在F后面放一荧光屏S，用显微镜M观察荧光屏．实验现象：当在荧光屏上恰好观察不到闪光后，通过阀门T往容器C里通入氮气，此时卢瑟福从荧光屏S上又观察到了闪光．实验结论：实验表明，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．(3)质子的发现．讨论提问：引导学生用已经学过的知识分析怎样知道新粒子的性质．①若想知道新粒子的性质，必须测出粒子的什么有关物理量？归纳得到：测出粒子的电性、电量、质量和速度等．②用什么方法可以知道新粒子的电性？归纳得到：可将粒子引入电场或磁场中，观

5、察粒子的偏转轨迹．如图2所示，在匀强电场中粒子的轨道是抛物线，若粒子向下偏转，说明粒子带正电；若向上偏转，说明粒子带负电．如图3所示，在匀强磁场中粒子的轨道是圆，若粒子向上做圆运动，说明粒子带正电，若粒子向下做圆运动，说明粒子带负电．实验证明：这个新粒子带正电．③用什么方法可测出粒子的速度？归纳得到：使粒子通过一个正交的电磁场，如图4所示，调节B或E的值，使粒子在正交场中，沿入射方向做匀速直线运动，则可知此时实验说明：这个新粒子速度很大，有很强的穿透能力．第7页共7页归纳得到：使粒子通过匀强电场，根据粒子的偏转量y

6、求出．或使粒子在匀强磁场中做圆周运动，根据半径R求．如图5，在匀强电场中，粒子的偏转量为y：U为两极板间电压，则可测出荷质比为： 如图6，在匀强磁场中，粒子做圆运动的半经为R．结论：通过对新粒子的研究与测定，确定它就是氢原子核，又叫质(4)对核反应过程的研究．这个质子是α粒子从氮核中直接打出的，还是α粒子打进氮核后形成的复核发生衰变时放出的呢？分析：若质子是α粒子从氮核中直接打出来的，如图7中甲图，碰撞过程中应有四条径迹；若α粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核立即衰变后放出一个质子，碰撞过程中应如图7中乙图所示，

7、有三条径迹．为弄清这个问题，英国物理学家布拉凯特在充满氮的云室里做了α粒子轰击氮核的实验，并拍摄了两万多张云室的照片，终于从40多万条α粒子径迹中发现有8条产生了分叉(见课本上图)，分析可知有三条径迹，分叉后的细长径迹是质子的径迹，另一条短粗的径迹是新生核的径迹，α粒子的径迹在跟核碰撞后不再出现，因此这个核反应过程中α粒子打进氮核后形成复核，复核衰变后放出质子．从质量数守恒和电量数守恒可知，其反应方程式为从布拉凯特的实验中，可知40多万条径迹中只有8条分叉，可见科学研究工作的艰巨性，并且可以看到科学实验的重要作用．

8、第7页共7页5．结论．后来人们用同样的方法使氟、钠、铝等发生了类似的转变，都产生了质子．由于各种原子核里都能打出质子来，可见质子是原子核的组成部分．(三)课堂小结1．原子核的人工转变是研究原子核内部结构的重要方法．2．为了了解原子核的内部结构，卢瑟福首先做α粒子轰击氮核的实验．即用高能粒子轰击原子核是实现原子核人工转变的基本方法．3．用α粒子轰击原子核的核反