2014届高三物理一轮教学案：13.3原子结构和原子核

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1、第3单元原子结构和原子核原子结构[记一记]1．原子的核式结构(1)1909～1911年，英国物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了核式结构模型。(2)α粒子散射实验：①实验装置：如图13－3－1所示。图13－3－1②实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90°，甚至被弹回。(3)核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。2．氢原子光谱氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线，这些光谱线可用一个统一的公式表示：＝R(

2、－)　　　n＝3,4,5……3．玻尔的原子模型(1)玻尔理论：①轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是不连续的。②定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是不连续的。这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是稳定的，不向外辐射能量。③跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要放出或吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的能量差，即hν＝Em－En。10(2)几个概念：①能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值。②基态：原子能量最低

3、的状态。③激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他较高的状态。④量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。(3)氢原子的能级和轨道半径：①氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3…)，其中r1为基态半径，r1＝0.53×10－10m。②氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3…)，其中E1为基态能量，E1＝－13.6eV。[试一试]1．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是(　　)图13－3－2解析：选D　α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金原子核，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确原子核　　

4、[想一想]如图13－3－3甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图。图13－3－3请思考：(1)图甲中到达铝板和到达混凝土的射线各是什么射线？(2)图乙中用于金属内部探伤的是哪种射线？[提示]　(1)α射线的穿透能力很弱，一张纸就能挡住，β射线的穿透能力很强，能穿透几毫米厚的铝板，γ射线的穿透能力更强，可以穿透几厘米厚的铅板，故到达铝板的为β和γ射线，到达混凝土的是γ射线。10(2)只有γ射线才具有足够的穿透力，能进行金属内部的伤痕检查。[记一记]1．四个概念(1)放射性：物质放射出射线的性质。(

5、2)放射性元素：具有放射性的元素。(3)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核。(4)放射性同位素：具有放射性的同位素。2．原子核的组成(1)原子核：由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。(2)核电荷数(Z)：等于核内质子数，也等于核外电子数，还等于元素周期表中的原子序数。(3)核质量数(A)：等于核内的核子数，即质子数与中子数之和。3．原子核的衰变(1)三种射线的比较：种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e－e0质量4mp(mp＝1.67×10－27kg)静止质量为零符号Heeγ速度0.1c0.99cc在

6、电磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，穿透几毫米的铝板最强，穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱(2)半衰期：①定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。②衰变规律：N＝N0()t/τ、m＝m0()t/τ③影响因素：由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理化学状态无关。104．核力与核能(1)核力：①含义：原子核里的核子间存在互相作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。②特点：a．核力是强相互作用的一种表现。b．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内。c．每个核子只跟邻近的核子发生核力

7、作用。(2)核能：①结合能：把构成原子核的结合在一起的核子分开所需的能量。②质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2。核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2。③质能方程的意义：质量和能量是物质的两种属性，质能方程揭示了质量和能量是不可分割的，它建立了两个属性在数值上的关系。(3)获得核能的途径：①重核裂变：定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。特点：a.裂变过程中能够放出巨大的能量；b.裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；c.裂

8、变的产物不是唯一的。对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小。典型