高中物理 4.1 原子核结构探秘学案 沪科版选修3-5

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1、学案1　原子核结构探秘[学习目标定位]1.知道原子核的组成，会正确书写原子核的符号.2.了解质子和中子的发现过程.3.掌握核反应方程的特点，会书写核反应方程．1．原子的中心有一个原子核，核外有电子，原子核所带正电的电荷量和核外电子所带负电的电荷量相等．2．原子核直径的数量级为10－15m，原子直径的数量级为10－10_m.3．质子的发现从1917年起，卢瑟福就开始进行α射线轰击氮原子核的实验，并从氮原子核中打出了氢核，这就是质子，质子是原子核的组成部分．4．中子的发现(1)卢瑟福的猜想1920年，卢瑟福提出：原子核内除了质子外，还存在一种质量与质子的质

2、量大体相等但不带电的粒子，并认为这种不带电的中性粒子是由电子进入质子后形成的．(2)查德威克的发现1932年，查德威克对α粒子轰击铍的实验进行研究，发现产生的射线是中性粒子流，质量跟质子质量差不多，查德威克将这种粒子称为中子．中子也是原子核的组成部分．5．原子核的组成(1)原子核是由质子和中子组成的，它们统称为核子．质子带一个单位的正电荷，质量数等于一个质量单位，中子不带电，质量也等于一个质量单位．(2)原子核的电荷数：等于原子核的质子数即原子的原子序数．(3)原子核的质量数：等于质子数和中子数的总和．(4)原子核的符号：X其中X为元素符号，A为原子核

3、的质量数，Z为原子核的电荷数．6．同位素具有相同质子数和不同中子数的原子核．7．核反应方程(1)用原子核的符号来表示核反应前后各原子核变化情况的式子．(2)规律：核反应遵守质量守恒定律和电荷守恒定律，即核反应方程两边的质量数和电荷数均是守恒的.一、原子核的组成[要点提炼]1．原子核中的三个整数(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数．(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数．(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和

4、，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数．2．原子核中的两个等式(1)核电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝核外电子数．(2)质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．例1　已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有多少电子？(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？解析　(1)镭核中的质子数等于其原子序数

5、，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.(2)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.41×10－17C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，故有qvB＝m，r＝，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故＝＝.答案　(1)88　138　(2)88　1.41×10－17C　(3)88(4)针对训练　除天然元素外，还可以通过合成的方法获得新的人造元素，如1996年德国的达姆施

6、特重离子研究所就合成了一种新的人造元素，它是由Zn撞入一个Pb的原子核，并立即释放出一个中子后而合成的，则该新元素的(　　)A．原子序数为112B．核子数为278C．原子序数为113D．中子数为165答案　AD二、核反应方程[要点提炼]1．原子核人工转变的两大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：7N＋He→8O＋H(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程：Be＋He→C＋n2．核反应的条件：用α粒子、质子、中子甚至用光子去轰击原子核．3．核反应的实质：以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促使原子核发生

7、变化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子．[延伸思考]1．核反应方程中间能用“＝”连接吗？答案　不能．核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用“＝”连接，只能用单向箭头，表示反应的方向．2．用基本粒子轰击任何原子核都能发生核反应吗？答案　不是．核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰．例2　完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子和中子的．(1)B＋He→N＋(　　)；(2)Be＋(　　)→C＋n；(3)Al＋(　　)→Mg＋H；(4)N＋He→O＋(　　)；(5)Na＋(　　)→Na＋H.答案　(1)B＋He→N＋n.(2)Be＋

8、He→C＋n；此核反应使查德威克首次发现了中子．(3)Al＋n→Mg＋H.(4)N＋He→O＋