人教版 (2019)选择性必修 第三册1 原子核的组成课堂教学课件ppt
展开1.了解什么是放射性和天然放射现象。2.理解三种射线的本质,以及如何利用磁场区分它们。3.掌握原子核的组成,知道核子和同位素的概念。4.掌握质量数、电荷数和核子数之间的关系。
一、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.物质发出射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为放射性元素,放射性元素自发地发出射线的现象叫作天然放射现象。3.原子序数大于83的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于或等于83的元素,有的也能发出射线。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(P)和镭(Ra)。
二、三种射线1.α射线:是α粒子流,α粒子的组成与氦原子核相同,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:是电子流,它速度很大,可以接近光速,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:是一种电磁波,波长很短,在10-10 m以下,它的电离作用更弱,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。
三、原子核的组成1.质子的发现卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。2.中子的发现(1)卢瑟福预言:原子核内可能还存在另一种粒子,它的质量与质子相同,但是不带电,他把这种粒子叫作中子。(2)查德威克用α粒子轰击铍 原子核获得了中子。3.原子核的组成原子核由质子、中子组成,它们统称为核子,质子数与中子数之和叫核子数。
4.原子核的电荷数(Z)等于原子核的质子数,等于原子序数。5.原子核的质量数(A)等于质子数与中子数的总和。6.原子核的符号表示 ,其中X为元素符号,A表示核的质量数,Z表示核的电荷数。7.同位素具有相同质子数而中子数不同的原子核组成的元素互称同位素。
1.正误判断(1)天然放射现象的发现揭示了原子核还可以再分。( )(2)原子序数小于83的元素都不能放出射线。( )(3)α射线实际上就是氦原子核,α射线具有较强的穿透能力。( )(4)β射线是高速电子流,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。( )(5)γ射线是能量很高的电磁波,电离作用很强。( )(6)同一元素的两种同位素具有相同的质量数。( )(7)质子和中子都不带电,是原子核的组成成分,统称为核子。( )(8)原子核的电荷数就是核内的质子数,也就是这种元素的原子序数。( )答案(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√
2.以下说法正确的是( )C.同一元素的两种同位素具有相同的质量数D.同一元素的两种同位素具有不同的中子数解析钍核的质量数为234,质子数为90,所以A错误;铍核的质子数为4,中子数为5,所以B错误;由于同位素是指质子数相同而中子数不同,即质量数不同,因而C错误,D正确。答案D
3.如图所示,天然放射性元素放出α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中,射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直,进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进,则α射线( )A.向右偏B.向左偏C.直线前进D.无法判断
解析γ射线不带电,故在电磁场中不偏转,β射线不偏转是因为电场力与洛伦兹力是一对平衡力,故Eq=Bqv即 ,而α射线的速度比β射线小,因此α射线受向右的电场力大于向左的洛伦兹力,故α射线向右偏,A正确,B、C、D错。答案A
天然放射现象情境探究1.法国科学家贝克勒尔自1895年起一直研究由硫化物和含铀的化合物产生的磷光现象,1896年2月26日、27日两天,因阴雨无法进行实验,他把用黑纸包住的照相底片连同它上面的磷光物质一起放进抽屉里。3月1日,细心的贝克勒尔想抽查一下照相底片是否会因黑纸漏光而曝光。照相底片冲洗出来后,他大吃一惊,底片受到很强的辐射而变得很黑了,这显然不是漏光和磷光形成的。第二天他向法国科学院报告了他所发现的新的“不可见的辐射”。这种辐射可以穿透黑纸而使底片感光,这就是后来提出的物质的放射性。贝克勒尔因发现了物质的放射性而获得1903年诺贝尔物理学奖。天然放射现象的发现具有什么重大意义?
要点提示天然放射现象发现的意义在于,它表明原子核具有复杂的结构,打开了人们认识原子核内部世界的大门,也就是说,人们认识原子核的结构是从天然放射现象开始的,它揭开了原子核物理的新篇章。
2.最早发现的天然放射性元素是铀,后来居里夫人又发现了镭、钋,现在已经知道原子序数大于83的元素都有放射性,天然放射性元素的种类很多,但它们在地球上的含量很少,铀、镭等元素放出的射线是什么射线?科学家是用什么方法研究这些射线性质的?要点提示α射线、β射线、γ射线;研究方法是将三种射线射入到磁场或者电场中。
知识归纳1.三种射线的实质α射线:高速氦核流,α粒子带2e的正电荷;β射线:高速电子流,β粒子带e的负电荷;γ射线:光子流(高频电磁波),不带电。2.三种射线在电场中和磁场中的偏转(1)在匀强电场中,γ射线不发生偏转,做匀速直线运动,α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动,在同样的条件下,β粒子的偏移大,如图所示。
(2)在匀强磁场中,γ射线不发生偏转,仍做匀速直线运动,α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且在同样条件下,β粒子的轨道半径小,如图所示。3.元素的放射性(1)一种元素的放射性与是单质还是化合物无关,这就说明射线跟原子核外电子无关。(2)射线来自原子核说明原子核内部是有结构的。
实例引导例1 (多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,如下图表示射线偏转情况中正确的是( )
解析已知α粒子带正电,β粒子带负电,γ射线不带电,根据正、负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中所受电场力方向,可知A、B、C、D四幅图中,α、β粒子的偏转方向都是正确的,但偏转的程度需进一步判断。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,其半径 ,将其数据代入,则α粒子与β粒子的半径之比为
规律方法 判断三种射线性质的方法1.射线的电性: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,它是波长很短的电磁波。2.射线的偏转: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射线的偏转方向,由于γ射线不带电,故运动轨迹仍为直线。3.射线的穿透能力:α粒子穿透能力较弱,β粒子穿透能力较强,γ射线穿透能力最强,而电离作用相反。
变式训练1如图所示,X为未知的放射源,L为薄铝片,若在放射源和计数器之间加上L后,计数器的计数率大幅度减小,在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,则X可能是( )
A.α和β的混合放射源B.纯α放射源C.α和γ的混合放射源D.纯γ放射源解析由三种射线的本质和性质可以判断:在放射源和计数器之间加上薄铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的粒子,即α粒子;在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,说明穿过薄铝片的粒子中无带电粒子,故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源。答案C
原子核的组成情境探究(1)1919年,卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出的一种粒子,并测定了它的电荷与质量,它的电荷量为一个单位,质量也为一个单位,卢瑟福将其命名为质子。以后,人们用轰击多种原子核,都打出了质子,说明什么问题?(2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数,说明了什么问题?要点提示(1)说明质子是原子核的组成部分。(2)说明原子核内除质子外,还有其他粒子存在。
知识归纳1.对核子数、电荷数和质量数的理解(1)核子数:质子和中子质量差别非常微小,二者统称为核子,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,叫作原子核的电荷数。(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,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,这个整数叫作原子核的质量数。
2.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组成的元素互称为同位素。特别提醒(1)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。(2)同位素的化学性质相同,但物理性质不同。
实例引导例2 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)若镭原子呈现中性,它核外有几个电子?
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。(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=1.408×10-17 C。(3)镭原子呈中性,则核外电子数等于质子数,故核外电子数为88。答案(1)88 138 (2)1.408×10-17 C (3)88 (4)113∶114
规律方法 原子核的“数”与“量”的辨析技巧(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。(3)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。
A.它们的质子数相等B.若为中性原子,它们的核外电子数相等C.它们的核子数相等D.它们的化学性质相同解析氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和中性原子状态核外电子数均相同,都是1,中子数等于核子数减去质子数,故中子数各不相同,A、B正确,C错误;同位素化学性质相同,只是物理性质不同,D正确。答案ABD
2.据最新报道,放射性同位素钬 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( )A.32B.67C.99D.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正确,B、C、D错误。答案A
3.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知( )A.②来自原子核外的电子B.①的电离作用最强,是一种电磁波C.③的电离作用较强,是一种电磁波D.③的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子解析射线均来自核内,A错误;从图中可看出,一张纸能挡住①射线,则①射线一定是α射线,其贯穿本领最差,电离能力最强,但不是电磁波,而是高速粒子流,B错误;铝板能挡住②,而不能挡住③,说明③一定是γ射线,其电离能力最弱,贯穿本领最强,是一种电磁波,属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子,C错误,D正确。答案D
4.如图,放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是( )A.①表示γ射线,③表示α射线B.②表示β射线,③表示α射线C.④表示α射线,⑤表示γ射线D.⑤表示β射线,⑥表示α射线
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