人教版 (新课标)选修31 原子核的组成教案设计

1　原子核的组成

1．天然放射现象

(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．

(2)①放射性：物质发射射线的性质．

②放射性元素：具有放射性的元素．

③天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象．

(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．

(4)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)．

2．三种射线

(1)α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．

(2)β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板．

(3)γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土．

1．放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．(×)

2．放射性元素的放射性都是自发的现象．(√)

3．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速．(×)

4．β射线能穿透几毫米厚的铅板．(×)

5．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．(√)

　β射线的本质是高速电子流，示波器中的阴极射线的本质也是高速电子流，这两种射线的来源相同吗？

【提示】　不同．阴极射线的电子来源于核外电子，β射线的电子来源于原子核．

1896年，法国物理学家贝可勒尔，研究铀和含铀的矿物，发现天然放射现象．

探讨1：为什么说天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有内部结构？

【提示】　因为原子核可以放出α、β、γ射线，所以认为原子核具有内部结构．

探讨2：让放射源放出的射线垂直于电场方向向上进入水平向左的匀强电场，将会分为几部分？

【提示】　射线会分为三部分，其中向左偏转的一束为α射线，向右偏转的一束为β射线，向上不发生偏转的一束为γ射线．

1．α、β、γ射线性质、特征比较

2.三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较

(1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图19­1­1所示．

图19­1­1

(2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图所示．

3．元素的放射性

如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响．也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关．因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构．

1．(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是

     (　　)

A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线

B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核

C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线

D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子

【解析】　由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核．三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D正确．

【答案】　ACD

2．如图19­1­2所示，放射性元素镭释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中________是α射线，________是β射线，________是γ射线．

图19­1­2

【解析】　由放射现象中α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线，③④是α射线．

【答案】　③④、①⑥、②⑤

3．(多选)如图19­1­3所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(　　)

【导学号：54472069】

图19­1­3

A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线

B．α射线和β射线的轨迹是抛物线

C．α射线和β射线的轨迹是圆弧

D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b

【解析】　由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中带正电的α粒子受的洛伦兹力向上，带负电的β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．而γ射线不带电做直线运动．所以B错误，A、C正确；如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场时，由于α粒子速度约是光速的，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，D错误．

【答案】　AC

三种射线的比较方法

1．知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．

2．在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．

3．α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强．

1．质子的发现(如图19­1­4所示)

图19­1­4

2．中子的发现(如图19­1­5所示)

图19­1­5

3．原子核的组成

由质子和中子组成，它们统称为核子．

4．原子核的符号

5．同位素

具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称同位素．例如，氢有三种同位素，H、H、H.

1．原子核的核子数等于质子数．(×)

2．质量数就是原子核的质量．(×)

3．在元素周期表中处在同一位置上，而质量数不同的元素叫同位素．(√)

　同一种元素的几种同位素，它们的化学性质相同吗？为什么？

【提示】　相同．因为同位素具有相同的质子数，所以具有相同的核外电子数，元素的化学性质取决于核外电子，所以同位素的化学性质相同．

探讨1：既然β射线来源于原子核，那么原子核内存在电子吗？

【提示】　不存在．β射线是原子核变化时产生的，电子并不是原子核的组成部分．

探讨2：原子核的电荷数是不是电荷量？质量数是不是质量？

【提示】　不是．原子核所带的电荷量总是质子电荷量的整数倍，这个倍数叫作原子核的电荷数．原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫原子核的质量数．

1．原子核的组成

原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．不同的原子核内质子和中子的个数并不相同．

2．原子核的符号和数量关系

(1)符号：X.

(2)基本关系：核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．

3．同位素

原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同．把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素．

4．据最新报道，放射性同位素钬Ho在医疗领域有重要应用，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是(　　)

【导学号：54472070】

A．32　　　　　　　　　　　 B．67

C．99　　　　　　　　　　　  D．166

【解析】　根据原子核内各量的关系可知核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．

【答案】　A

5．(多选)下列说法正确的是(　　)

A.X与Y互为同位素

B.X与Y互为同位素

C.X与Y中子数相同

D.U核内有92个质子，235个中子

【解析】　A选项中，X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素；B选项中X核与mY核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素；C选项中X核内中子数为n－m，Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同；92U核内有143个中子，而不是235个中子．

【答案】　BC

6．已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问：

(1)镭核中有几个质子？几个中子？

(2)镭核所带电荷量是多少？

(3)若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？

(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，它们运动的轨迹半径之比是多少？

【解析】　因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的，原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和．由此可得：

(1)镭核中的质子数等于其原子序数，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)镭核所带电荷量Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.

(3)镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，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的向心力为洛伦兹力，故有Bqv＝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)1.41×10－17 C　(3)88

(4)113∶114

原子核的“数”与“量”辨析

1．核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量．

2．原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同．原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．