高三物理047.doc

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期数： 0512 WLG3 047
学科：物理 年级：高三 编稿老师：王晔
审稿老师：张凤莲

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复 习 篇

高三物理总复习“原子物理”
【本章高考考试说明】
1、(A)α粒子散射实验，原子的核式结构，玻尔模型，能级概念。
2、(A)天然放射现象：α、β、γ射线，半衰期。
3、(A)原子核的人工转变。质子的发现。中子的发现。原子核的组成。核反应方程。放射性同位素及其应用。
4、(B)核能。质量亏损。爱因斯坦的质能方程。
5、(A)重核的裂变。链式反应。轻核的聚变。
【本单元知识要点】
本章以人们认识微观世界的过程为线索，介绍历史上著名的实验及据实验得出的关于原子结构和原子核组成的基础知识。
高考中对该部分知识要求较低，但每年均有试题涉及，其中以原子能级、核反应方程和质能方程等命题频率较高。其次对物理学史、著名实验和重要的物理学理论等，近几年高考中也时有出现，其它知识点，试题呈交替情况出现。因此，对本章的复习应注意既突出重点，又不丢细节。
【知识点析】
第一单元 原子的结构

1、汤姆生的“枣糕”模型
(1)1897年汤姆生发现电子，揭开了人类研究原子结构的序幕。
(2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子
里。
2、卢瑟福的核式结构模型
(1)α粒子散射实验规律及卢瑟福对实验现象的分析如下表：
α粒子散射的实验规律
卢瑟福的分析
绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进
原子中间绝大部分是空隙
少数α粒子发生了较大的偏转
极少数的偏转角超过了90°
有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°
α粒子碰到了质量比自己大得多的带正电的物质，原子的正电荷和几乎全部的质量都集中在一个很小的范围内
(2)通过对α粒子散射实验的分析，卢瑟福提出原子核式结构模型：
①在原子的中心有一个很小的核，叫原子核；
②原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里；
③带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。
(3)从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级约为10-15—10-14m；原子的半径约为10-10m。
3、玻尔的轨道量子化模型
(1)卢瑟福的原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾：
①原子的稳定性；②原子光谱是连续光谱还是明线光谱
(2)玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的轨道量子化模型，这种模型的内容是以下三条假设：
①原子定态假设——原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态叫做定态，也叫能级。这条假设承认核式模型，但假定原子只能处于一系列的不连续的稳定状态中，处于稳定状态的原子中的电子虽然作加速运动，但不对外辐射能量；
②跃迁假设——原子向外辐射(或吸收)光子的能量与发生跃迁的两个轨道有关，即
hv=E初-E终，这就能解释原子光谱是明线光谱；
③电子轨道假设——原子不同能量状态对应电子的不同轨道，因而电子轨道也是不连续的。
(3)玻尔模型的两个基本公式：
①这两个公式仅适用于氢原子。式中n叫做量子数，n=1，2，3……；
②En是第n条轨道所对应的定态的原子的能量(能级)，它等于核外电子在轨道上运转时的动能和电势能之和，若规定无限远处为零势能点，则E1=-13.6eV；
③rn是核外电子在第n条轨道上运转时的轨道半径，核外电子的最小轨道半径为n=0.53×10-10m。
通过以上两个基本公式我们可以了解氢原子能级、轨道半径和量子数n的关系。
(4)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱条数为。
(5)玻尔模型的成功之处在于它引入了量子观念，失败之处在于它保留了过多的经典理论。
第二单元 原子核的结构
一·天然放射现象
贝克勒尔发现天然放射现象，打开了人类认识原子内部世界的窗口。
1、三种射线的本质和特征比较如下表：
项目
名称
组成
粒子符号
粒子带电量
粒子质量
贯穿本领
（速度）
电离能力
α射线
氦核

+2e
4u
最弱(约十分之一光速)
最强
β射线
电子

-e
u/1840
较强(约十分之几光速)
较强
γ射线
光子
γ
0
0
最强(光速)
最弱
说明
1、其中e为元电荷，1e=1.6×10-19C，u为原子质量单位，1u=1.66×10-27kg。
2、贯穿本领看速度大小，电离能力看电量多少。
3、对于三者的贯穿本领大小，要有一些感性的认识，比如：α粒子在空气中只能飞行几厘米，一张薄纸就能把它挡住；β射线很容易穿透黑纸，甚至几毫米厚的铝板；γ射线的贯穿本领比X射线大得多，能穿透几厘米厚的铝板。
4、三种射线都是从原子核里放射出来的射线，但不能认为它们就是原子核的组成部分。
2、原子核的衰变
(1)定义：放射性元素的原子核在放出某种粒子后，本身变成新的原子核的变化叫做原子核的衰变。
(2)衰变规律：在原子核的衰变过程中，总的电荷数和质量数都是守恒的。
①α衰变——（新核的核电荷数少2，质量数少4）
②β衰变——（新核的核电荷数增加1，质量数不变，中子变质子）
③γ衰变是随α衰变或β衰变同时发生的，γ衰变不改变原子核的电荷数和质量数，其实质是放射性
元素的原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而
辐射出光子。
(3)半衰期τ
①定义：放射性元素的半数原子核发生衰变所需的时间，叫做半衰期。
②意义：表示原子核衰变快慢的一个重要概念。
③理解：A、表示大量原子核中有50%发生衰变所需的时间，是一种统计规律，对个别原子核研究没有
意义。
B、半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态（如压强、温
度等）或化学状态（如单质、化合物等）无关。
*④公式：，其中t为衰变时间。
二·原子核的组成
1、原子核的人工转变：用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程。
(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为
(2)查德威克发现中子的核反应方程为
(3)约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子核反应方程为，
①同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子
②放射性同位素的应用：利用它的射线；作为示踪原子（了解我国科学家1965年9月首先用人工方法合
成了牛胰岛素的史实）。
2、原子核的组成：质子和中子组成原子核。
质子数=核电荷数=原子序数，质子数+中子数=质量数（核子数）