原子核的組成與核力(精品)

3.1原子核的組成與核力,鉛盒,放射源,射線,照相底片,天然放射性元素的原子核發(fā)出的射線可使照相底片感光,鉛盒,放射源,照相底片,在電場中射線束分離成三束,射線：即氦原子核射線：高速電子流射線：高頻電磁波,從原子核中能發(fā)出射線這一事實，使我們知道了原子核不是不可再分的，原子核應(yīng)該有自己的結(jié)構(gòu)。原子核是由什么構(gòu)成的？是如何構(gòu)成的？,一、質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)（原子核的人工轉(zhuǎn)變）,年盧瑟福完成了用粒子轟擊氮原子核的人工核實驗，實驗裝置示意如圖。,：放射性物質(zhì)：容器：閥門：鋁箔：熒光屏：顯微鏡,實驗步驟及結(jié)果：、適當選擇鋁箔的厚度，使熒光屏恰好不出現(xiàn)閃光、然后充入氮氣,氮氣,實驗步驟及結(jié)果：、適當選擇鋁箔的厚度，使熒光屏恰好不出現(xiàn)閃光.、充入氮氣后，熒光屏出現(xiàn)了閃光.,粒子轟擊氮原子核,從實驗結(jié)果可知，充入氮氣后產(chǎn)生了穿透能力比粒子更強的新的粒子，這種粒子可以穿透鋁箔，打在熒光屏上，出現(xiàn)了閃光。后來，將這種粒子引入電場、磁場測定它的電量和質(zhì)量，確定了它就是氫原子核，又稱為質(zhì)子。物理學(xué)中用符號或表示質(zhì)子。上述實驗中的質(zhì)子從何而來？盧瑟福設(shè)想實驗中出現(xiàn)的質(zhì)子是粒子擊中氮原子核，發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生的。,布拉凱特實驗證實發(fā)生了核反應(yīng),在云室中可以觀察粒子的徑跡。英國的物理學(xué)家布拉凱特在云室中做了粒子轟擊氮核的實驗，拍攝了兩萬多張云室照片，終于從萬條粒子徑跡的照片中，發(fā)現(xiàn)有八條產(chǎn)生了分叉。分析徑跡的情況可以確定，分叉后的細長徑跡是質(zhì)子的徑跡，短而粗的徑跡是產(chǎn)生的新核的徑跡，碰撞后粒子徑跡不再出現(xiàn),上述實驗以及后來用粒子轟擊氟、鈉、鋁等元素的原子核都發(fā)生了類似的反應(yīng)，并且都產(chǎn)生了質(zhì)子。這些實驗表明，由于從不同元素的原子核中都能打出質(zhì)子來，因此質(zhì)子應(yīng)該是原子核的組成部分。原子核只由質(zhì)子組成嗎？,？,？,質(zhì)量數(shù)電荷數(shù),鈣,汞,想一想由于原子核的質(zhì)量大體上是質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍，如果原子核只由質(zhì)子組成，則原子核的質(zhì)量數(shù)應(yīng)該與質(zhì)子數(shù)相等，因而也與原子核的核電荷數(shù)相等。但任意考察兩種元素（下表），就知它們的核質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)不等。原子核只由質(zhì)子組成的設(shè)想能夠成立嗎？,原子核示意圖,在上一世紀的二十年代，盧瑟福依據(jù)原子核的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)的差別，預(yù)見到原子核中應(yīng)該存在質(zhì)量與質(zhì)子相等的、不帶電的粒子，盧瑟福稱其為中子。,直到上一世紀的三十年代，另一個人工核反應(yīng)，即用放射性元素釙發(fā)出的射線轟擊鈹，證實了中子的存在。,二、中子的發(fā)現(xiàn),粒子,粒子轟擊鈹產(chǎn)生的不可見粒子是什么？,、射線轟擊鈹產(chǎn)生的不可見粒子有很強的穿透能力，可貫穿的鉛板，人們認為它是高能的射線。、計算表明，不可見粒子從石蠟中打出質(zhì)子，需要提供5.7Mev的能量，這要求射線的能量達到55Mev。但是，釙發(fā)出的射線轟擊鈹只能產(chǎn)生7Mev的射線。因此，不可見粒子能從石蠟中打出質(zhì)子，它一定不是鈹被轟擊后發(fā)出的射線。,？,查德威克對實驗結(jié)果的分析,查德威克用碰撞中的動量守恒和能量守恒分析得到不可見粒子是質(zhì)量與質(zhì)子幾乎相等的、不帶電的粒子，它正是盧瑟福預(yù)見的中子。中子的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子的相等，都是1，中子不帶電，其電荷數(shù)為零。物理學(xué)中用符號10n表示中子。射線粒子轟擊鈹?shù)暮朔磻?yīng)方程是：,原子核的組成,中子,質(zhì)子,統(tǒng)稱核子,U,He,H,11,42,23592,X,AZ,（核）電荷數(shù),質(zhì)量數(shù),1015m,元素符號,核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)(Z)元素的原子序數(shù)核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)（A）核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù),三、原子核的組成,氫的同位素,同位素:具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的原子叫做同位素,同種元素的同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì),(氕),(氘),(氚),衰變、衰變是怎樣形成的？,衰變：211H+201n42He衰變：01n11H+-10e,點擊,核子以什么力結(jié)合成原子核,原子核示意圖,拓展聯(lián)想已知、核子之間存在萬有引力、質(zhì)子之間存在比萬有引力更強大的庫侖斥力、原子核的結(jié)構(gòu)是非常牢固的核子以什么力結(jié)合成原子核？,核子以什么力結(jié)合成原子核,核力存在于質(zhì)子之間、中子之間及中子與質(zhì)子之間，即核子之間。核力是只在2.01015米距離內(nèi)起作用的短程強相互作用力。由于核子的大小約為0.81015米，故只有相鄰的核子之間才有核力作用。核力的本質(zhì)仍在研究中。,原子核示意圖,原子核的半徑約為10-15m,只相當原子半徑的萬分之一。在這么小的空間里帶正電的質(zhì)子與質(zhì)子間的庫侖斥力是很大，萬有引力太小，只有庫侖力的10-36。而通常原子核是穩(wěn)定的,于是核內(nèi)還應(yīng)有另一種力把各種核子緊緊拉在一起,此力稱為核力。,核力,mp,mp,庫侖力,庫侖力,萬有引力,萬有引力,核力,核子靠什么力結(jié)合成原子核？,2.核力是短程力。約在10-15m量級時起作用，距離大于0.810-15m時為引力,距離為1010-15m時核力幾乎消失，距離小于0.810-15m時為斥力。,3.核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。,4.核力具有電荷無關(guān)性。對給定的相對運動狀態(tài)，核力與核子電荷無關(guān)。,要真正了解核子間的相互作用還要考慮核子的組成物夸克的相互作用。,1.核力是四種相互作用中的強相互作用（強力）的一種表現(xiàn)。,3、發(fā)現(xiàn)質(zhì)子核反應(yīng),4、發(fā)現(xiàn)中子核反應(yīng),1、核反應(yīng)：利用天然反射性的高速粒子或人工加速的粒子去轟擊原子核,以產(chǎn)生新的原子核的過程。,2、核反應(yīng)方程：用原子核符號描述核反應(yīng)過程的式子。,四、核反應(yīng),5、,6、,溫馨提示遵循：上標質(zhì)量數(shù)守恒下標電荷數(shù)守恒,課堂小結(jié),、原子核由質(zhì)子和中子（統(tǒng)稱為核子）組成、使核子結(jié)合在一起的力是短程強相互作用力，也稱為核力。,、原子核的人工轉(zhuǎn)變（用人工的辦法使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變）,1、若用x代表一個中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對的原子來說（）A、x=90,y=90,z=234B、x=90,y=90,z=144C、x=144,y=144,z=90D、x=234,y=234,z=324,B,1、若用x代表一個中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對的原子來說（）A、x=90,y=90,