19.1原子核的组成.pptx

导入新课导入新课导入新课导入新课在长崎爆炸的原子弹所产生的蘑菇云在长崎爆炸的原子弹所产生的蘑菇云 我我国国第第一一颗颗氢氢弹弹爆爆炸炸 万有引力，电的相互作用和磁的相互万有引力，电的相互作用和磁的相互作用，可以在很远的地方，明显的表现出作用，可以在很远的地方，明显的表现出来，因此，用肉眼就可以观察到；但也许来，因此，用肉眼就可以观察到；但也许从在着另一些相互作用力，它们作用的距从在着另一些相互作用力，它们作用的距离如此之小，以致无法观察。离如此之小，以致无法观察。牛顿牛顿引言引言 我们已经知道我们已经知道原子由原子核和核外电子原子由原子核和核外电子组成组成，而且关于原子核内部的信息，最早来，而且关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。那原子入手，一步步揭开了原子核的秘密。那原子核内部又是什么结构呢？原子核是否可以再核内部又是什么结构呢？原子核是否可以再分呢？它是由什么微粒组成？用什么方法来分呢？它是由什么微粒组成？用什么方法来研究原子核呢？研究原子核呢？第十九章原子核第十九章原子核第一节原子核的组成第一节原子核的组成教学目标教学目标教学目标教学目标1 1、知识与技能、知识与技能 了解天然放射现象及其规律。了解天然放射现象及其规律。知道三种射线的本质，以及如何利知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。用磁场区分它们。知道原子核的组成，知道核子和同知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。位素的概念。2 2、过程与方法、过程与方法 通过观察，思考，讨论，初步学会通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法。探究的方法。通过对知识的理解，培养自学和归通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。纳能力。3 3、情感态度与价值观、情感态度与价值观树立正确的，严谨的科学研究态度。树立正确的，严谨的科学研究态度。树立辨证唯物主义的科学观和世界观。树立辨证唯物主义的科学观和世界观。教学重难点教学重难点教学重难点教学重难点重点重点 天然放射现象及其规律，原子核的组天然放射现象及其规律，原子核的组成。成。难点难点 知道三种射线的本质，以及如何利用知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。磁场区分它们。本节导航本节导航本节导航本节导航一、天然放射现象一、天然放射现象二、射线到底是什么二、射线到底是什么三、原子核的组成三、原子核的组成一、天然放射现象一、天然放射现象 1896年，法国物理学家年，法国物理学家贝克勒尔贝克勒尔发现，发现，铀铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。线可以穿透黑纸使照相底片感光。居里居里和和居里夫人居里夫人在贝克勒尔的建议下，对在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，又发现了铀和铀的各种矿石进行了深入研究，又发现了发射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她发射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为的祖国波兰而命名为钋（钋（Po），另一种命名为，另一种命名为镭（镭（Ra）。贝可勒尔贝可勒尔 1903年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖一半授予法国物理学家亨一半授予法国物理学家亨利利贝克勒尔，以表彰他贝克勒尔，以表彰他发现了自发放射性；另一发现了自发放射性；另一半授予法国物理学家皮埃半授予法国物理学家皮埃尔尔居里（居里（Pierre Curie，18591906）和玛丽）和玛丽斯斯可罗夫斯卡可罗夫斯卡居里（居里（Marie Sklodowska，18671934）,以表彰他们对贝克以表彰他们对贝克勒尔发现的辐射现象所作勒尔发现的辐射现象所作的卓越贡献。的卓越贡献。居里夫人居里夫人 玛丽玛丽居里（居里（Marie Curie），（），（1867.11.71934.7.4），出生于波兰，），出生于波兰，因当时波兰被占领，转入因当时波兰被占领，转入法国国籍。是法国的物理法国国籍。是法国的物理学家、化学家。世界著名学家、化学家。世界著名科学家，研究放射性现象，科学家，研究放射性现象，发现镭和钋两种天然放射发现镭和钋两种天然放射性元素，一生两度获诺贝性元素，一生两度获诺贝尔奖。尔奖。1 1天然放射现象天然放射现象 （1）物质发射射线的性质称为放射性物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。元素这种自发的放出射线的。元素这种自发的放出射线的现象叫做现象叫做天然放射现象天然放射现象具有放射性的元素称具有放射性的元素称为为放射性元素放射性元素。（2）放射性不是少数几种元素才有的，研）放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的的元素，有的也具有放射性。也具有放射性。二、射线到底是什么二、射线到底是什么 在放射性现象中放出的射线是什在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？它们除了能穿透黑纸使照么东西呢？它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么相底片感光的性质以外，还有些什么性质呢？这些射线带不带电呢？性质呢？这些射线带不带电呢？把放射源放入把放射源放入由铅做成的容器中，由铅做成的容器中，射线只能从容器的射线只能从容器的小孔射出，成为细小孔射出，成为细细的一束。在射线细的一束。在射线经过的空间施加磁经过的空间施加磁场，发现射线如图场，发现射线如图所示所示 实验实验三种射线在磁场中三种射线在磁场中的运动轨迹不同的运动轨迹不同 （1）射线分成三束，射线在磁场中发生偏）射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。明其中的两束射线是带电粒子。（2）根据左手定则，可以判断）根据左手定则，可以判断射线是正射线是正电荷，电荷，射线是负电荷。射线是负电荷。（3）带电粒子在电场中要受电场力作用，）带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。性质。现象现象 1、射线射线根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做成，我们把它叫做射线射线，射线由射线由带正电的带正电的粒粒子子组成。科学家们研究发现每个组成。科学家们研究发现每个粒子带的正电粒子带的正电荷是电子电荷的荷是电子电荷的2倍，倍，粒子质量大约等于氦原粒子质量大约等于氦原子的质量。进一步研究表明子的质量。进一步研究表明粒子就是氦原子核。粒子就是氦原子核。射线的实质就是高速运动的氦核流射线的实质就是高速运动的氦核流由于由于粒子的粒子的质量较大质量较大，所以，所以射线的射线的穿透穿透本领最小本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住。，我们用一张厚纸就能把它挡住。2、射线射线 偏转方向相反的那束射线偏转方向相反的那束射线带负电荷带负电荷，我们，我们把它叫做把它叫做射线射线。研究发现。研究发现射线由带负电的粒射线由带负电的粒子（子（粒子）组成。进一步研究表明粒子）组成。进一步研究表明粒子就是粒子就是电子电子。射线的实质就是高速运动的电子流射线的实质就是高速运动的电子流实验还表明：实验还表明：射线的穿透本领较强，很射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板。容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板。3、射线射线中间中间不发生偏转不发生偏转的那束射线叫做的那束射线叫做射线射线，研究表明，研究表明，射线的实质是一种波长极短的电射线的实质是一种波长极短的电磁波，它磁波，它不带电，是中性的不带电，是中性的。射线是一种电磁波。射线是一种电磁波。射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透水泥墙和几厘米厚的铅板。不住它，它能穿透水泥墙和几厘米厚的铅板。4、射线的应用和防护射线的应用和防护由于由于射线穿透性极强，照到动、植物上还射线穿透性极强，照到动、植物上还能对细胞发生生物化学作用，因此在工业、农能对细胞发生生物化学作用，因此在工业、农业和医学上都有重要应用。在工业上可用它作业和医学上都有重要应用。在工业上可用它作金属探伤金属探伤，或，或检查金属板的厚度检查金属板的厚度。例如飞机、火车、轮船上的主轴是用钢材例如飞机、火车、轮船上的主轴是用钢材锻压而成的，用锻压而成的，用射线来探查里面有没有砂眼或射线来探查里面有没有砂眼或裂缝，裂缝，射线探查准确度高，又不损耗材料；射线探查准确度高，又不损耗材料；在在农业农业上用上用射线来适当射线来适当照射种子照射种子，能使，能使农作物农作物增增产，还能产，还能增强增强某些作物的某些作物的抗病能力抗病能力，改良农，改良农作物的品质；在作物的品质；在医学医学上还可用上还可用射线作射线作“放疗放疗”，医治恶性肿瘤。，医治恶性肿瘤。事物总是一分为二的，事物总是一分为二的，射线能杀死癌细射线能杀死癌细胞，也能杀死正常细胞，或使正常细胞癌变，胞，也能杀死正常细胞，或使正常细胞癌变，因此在使用放射性元素时，要注意因此在使用放射性元素时，要注意射线的防护射线的防护，要防止要防止放射性物质泄漏放射性物质泄漏，以免对水源、空气和，以免对水源、空气和工作场所造成污染。工作场所造成污染。三、原子核的组成三、原子核的组成 深入研究表明，放射性现象中放出的三种深入研究表明，放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构。这表明原子核也有内部结构。原子核内究竟还有什么结构？原子核又是原子核内究竟还有什么结构？原子核又是由什么粒子组成的呢？这是个很复杂的问题，由什么粒子组成的呢？这是个很复杂的问题，直到目前原子核内部的细微组成情况仍是科学直到目前原子核内部的细微组成情况仍是科学研究的尖端项目之一。现在我们只是粗浅地、研究的尖端项目之一。现在我们只是粗浅地、简单地介绍原子核内部的基本组成情况。简单地介绍原子核内部的基本组成情况。1、质子的发现、质子的发现 英国物理学家卢瑟福在英国物理学家卢瑟福在1919年做核反应实年做核反应实验时发现了验时发现了质子质子，经过研究证明，经过研究证明，质子带正电质子带正电荷荷，其，其电量和一个电子的电量相同，它的质量电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的等于一个电子质量的1836倍倍。进一步研究表明，。进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核。质子就是氢原子核。2、中子的发现、中子的发现 1932年英国物理学家查德威克又发现年英国物理学家查德威克又发现了了中子中子，通过研究证明，通过研究证明中子的质量和质子中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电的质量基本相同，但是不带电。是中性粒。是中性粒子。在对各种原子核进行的实验中，发现子。在对各种原子核进行的实验中，发现质子质子和和电子电子是组成原子核的两种是组成原子核的两种基本粒子基本粒子。结论：原子核是由质子和中子组成的结论：原子核是由质子和中子组成的 质子质子(proton)(proton)带正电荷，电荷量与一带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等个电子所带电荷量相等 中子中子(nucleon)(nucleon)不带电，不带电，质子和中子的质量十分接近，统称为质子和中子的质量十分接近，统称为核子核子，组成组成原子核原子核。（1）原子核的电荷数）原子核的电荷数=质子数质子数=核外电子核外电子数数=原子序数原子序数 （2）原子核的质量数）原子核的质量数=核子数核子数=质子数质子数+中中子数子数 （3）符号）符号AZX表示原子核，表示原子核，X：元素符号；：元素符号；A：核的质量数；：核的质量数；Z：核电荷数：核电荷数 小结小结 3、同位素、同位素(isotope)（1）定义：）定义：具有相同质子数而中子数不具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素而互称同位素。（2）性质：）性质：原子核的质子数决定了核外原子核的质子数决定了核外电子数目电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元素的同位素具有相同的化学性质。素的同位素具有相同的化学性质。氢有三种同位素：氕（通常所说的氢），氢有三种同位素：氕（通常所说的氢），氘（也叫重氢），氚（也叫超重氢），符号分氘（也叫重氢），氚（也叫超重氢），符号分别是：别是：碳有两种同位素，符号分别是碳有两种同位素，符号分别是 课堂小结课堂小结课堂小结课堂小结 1、物质发射射线的性质称为放射性物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。元素这种自发的放出射线。元素这种自发的放出射线的现象叫做的现象叫做天然放射现象天然放射现象具有放射性的元具有放射性的元素称为素称为放射性元素。放射性元素。2、原子核是由质子和中子组成的。、原子核是由质子和中子组成的。（1）质子带正电，中子带负电）质子带正电，中子带负电 （2）原子核的电荷数）原子核的电荷数=质子数质子数=核外电核外电子数子数=原子序数原子序数 （3）原子核的质量数）原子核的质量数=核子数核子数=质子数质子数+中子数中子数 （4）符号）符号AZX表示原子核，表示原子核，X：元素符：元素符号；号；A：核的质量数；：核的质量数；Z：核电荷数：核电荷数射线种类射线种类组成组成速度速度贯穿本领贯穿本领电离作用电离作用射线射线粒子是氦粒子是氦原子核原子核约约1/10C1/10C很小一张薄纸就很小一张薄纸就能挡住能挡住很强很强射线射线粒子是告粒子是告诉电子流诉电子流接近接近C C很大，能穿过几很大，能穿过几毫米厚的铝板毫米厚的铝板较弱较弱射线射线波长很短的波长很短的电磁波电磁波等于等于C C最大能穿过几毫最大能穿过几毫米厚的铝板米厚的铝板很小很小三种射线的性质：三种射线的性质：高考链接高考链接高考链接高考链接 1、（、（1994上海）、提出原子核式结构模型上海）、提出原子核式结构模型的科学家是（的科学家是（）A.汤姆逊汤姆逊 B.玻尔玻尔 C.卢瑟福卢瑟福 D.查德威尔查德威尔C 2、（、（1996上海）、根据卢瑟福的原子核式上海）、根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是（结构模型，下列说法正确的是（）A.原子核中的正电荷均匀分布在整个原子范原子核中的正电荷均匀分布在整个原子范围内。围内。B.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 C.原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内原子范围内 D.原子中的正电荷和几乎全部的质量都集中原子中的正电荷和几乎全部的质量都集中在很小的区域范围内在很小的区域范围内D 3、（、（1999全国一）在卢瑟福的全国一）在卢瑟福的粒子散射实验中，粒子散射实验中，有少数有少数粒子大角度偏转，原因是粒子大角度偏转，原因是 （）A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上。的核上。B.正电荷在原子核中是均匀发分布的正电荷在原子核中是均匀发分布的 C.原子中从在着带负电的电子。原子中从在着带负电的电子。D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中。原子只能处于一系列不连续的能量状态中。D 1.有关科学家和涉及的事实，正确的说法是有关科学家和涉及的事实，正确的说法是（）A.居里夫妇用粒子轰击铝箔时发现了正电子居里夫妇用粒子轰击铝箔时发现了正电子 B.卢瑟福的原子结构学说成功地解释了氢原卢瑟福的原子结构学说成功地解释了氢原子的发光现象子的发光现象 C.麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予了证实兹用实验方法给予了证实 D.玻尔建立了量子理论，解释了各种原子发光玻尔建立了量子理论，解释了各种原子发光现象现象课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习AC2.放射性元素的半衰期是（放射性元素的半衰期是（）A.质量减小一半需要的时间质量减小一半需要的时间B.原子量减少一半需要的时间原子量减少一半需要的时间C.原子核全部衰变所需时间的一半原子核全部衰变所需时间的一半D.原子核有半数发生衰变需要的时间原子核有半数发生衰变需要的时间D 4、下面哪些事实证明了原子核具有复、下面哪些事实证明了原子核具有复杂结构杂结构 （）A.粒子的散射实验粒子的散射实验 B.天然放射现象天然放射现象 C.阴极射线的发现阴极射线的发现 D.伦琴射线的发现伦琴射线的发现B 3.射线的本质是（射线的本质是（）A.电子流电子流 B.高速电子流高速电子流 C.光子流光子流 D.高速氦核流高速氦核流D5、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）A射线粒子和电子是两种不同的粒子射线粒子和电子是两种不同的粒子B红外线的波长比红外线的波长比X射线的波长长射线的波长长C粒子不同于氦原子核粒子不同于氦原子核D射线的贯穿本领比射线的贯穿本领比粒子强粒子强BD教材习题解答教材习题解答教材习题解答教材习题解答 1、答：实验发现，如果一种元素具有放射、答：实验发现，如果一种元素具有放射性，那么无论它是以单质存在，还是以化合物形性，那么无论它是以单质存在，还是以化合物形式存在，都具有放射性，而且放射性的强度也不式存在，都具有放射性，而且放射性的强度也不受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外的电子，这说明射线与核外电子决定于原子核外的电子，这说明射线与核外电子无关，也就是说，射线来自原子核内。无关，也就是说，射线来自原子核内。天然放射现象的发现，使人们认识到原子核天然放射现象的发现，使人们认识到原子核内具有复杂的结构，而且原子核可以发生变化，内具有复杂的结构，而且原子核可以发生变化，成为另一种原子核。实际上，人们认清原子核的成为另一种原子核。实际上，人们认清原子核的结构是从天然放射现象开始的。结构是从天然放射现象开始的。2、答：根据光子的能量公式可以知道：电、答：根据光子的能量公式可以知道：电磁波的能量越大，频率越高，波长越短。磁波的能量越大，频率越高，波长越短。3、答：验电器金属箔的张角变小。因为放、答：验电器金属箔的张角变小。因为放射性元素放出的射性元素放出的粒子具有一定的电离作用，它粒子具有一定的电离作用，它能使经过的路径上的空气分子电离，湿空气变能使经过的路径上的空气分子电离，湿空气变成导体，从而使带正电的验电器上的正电荷发成导体，从而使带正电的验电器上的正电荷发生转移、中和，所以验电器金属箔的张角变小。生转移、中和，所以验电器金属箔的张角变小。4、答：如果原子核中只有质子，那么任、答：如果原子核中只有质子，那么任何一个原子核的质量与电荷之比，都应该等于何一个原子核的质量与电荷之比，都应该等于质子的质量与电荷质量之比。实际并不是这样质子的质量与电荷质量之比。实际并不是这样的。绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大的。绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的相应比值。所以卢瑟福猜想，原子核于质子的相应比值。所以卢瑟福猜想，原子核内可能存在着另一种粒子。内可能存在着另一种粒子。5、答案略。、答案略。6、答：钾、答：钾40的质子数是的质子数是19，电子数是，电子数是21。6629Cu的质子数是的质子数是29，中子数为，中子数为3722286Rn的质子数是的质子数是86，电子数是，电子数是136。