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+

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