步步高高中物理從原子核到夸克章末總結(jié)滬科選修實(shí)用教案

1、第一頁，共34頁。網(wǎng)絡(luò)(wnglu)構(gòu)建區(qū)第二頁，共34頁。從原子核到夸克(ku k)原子核的組成(z chn)：核子質(zhì)子(zhz)中子放射現(xiàn)象三種射線：射線、射線、射線衰變法則衰變衰變衰變規(guī)律：質(zhì)量數(shù)、 守恒半衰期定義決定因素電荷數(shù)第三頁，共34頁。從原子核到夸克(ku k)探測射線(shxin)的方法計(jì)數(shù)器云室(yn sh)乳膠照相放射性的應(yīng)用和防護(hù)應(yīng)用防護(hù)利用它的射線作為示蹤原子粒子物理與宇宙的起源第四頁，共34頁。專題(zhunt)整合區(qū)一、識(shí)記一、識(shí)記(sh j)(sh j)物理學(xué)史物理學(xué)史二、半衰期及衰變二、半衰期及衰變(shuibin)(shuibin)次數(shù)的計(jì)算次數(shù)的計(jì)算三、原

2、子核物理與動(dòng)量、能量相結(jié)合的綜合問題三、原子核物理與動(dòng)量、能量相結(jié)合的綜合問題第五頁，共34頁。一、識(shí)記(sh j)物理學(xué)史近代核物理的探索和發(fā)現(xiàn)從根本上把人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)推進(jìn)到近代核物理的探索和發(fā)現(xiàn)從根本上把人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)推進(jìn)到了微觀領(lǐng)域因此對(duì)物理學(xué)史的考查也常從這里開始，如電子的發(fā)了微觀領(lǐng)域因此對(duì)物理學(xué)史的考查也常從這里開始，如電子的發(fā)現(xiàn)、核式結(jié)構(gòu)現(xiàn)、核式結(jié)構(gòu)(jigu)模型的建立、質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)，是高考考查模型的建立、質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)，是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)第六頁，共34頁。現(xiàn)總結(jié)如下：現(xiàn)總結(jié)如下：1湯姆生湯姆生電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)第一大發(fā)現(xiàn)第一大發(fā)現(xiàn)原子可以再分

3、原子可以再分湯姆生湯姆生“棗糕棗糕”式原子式原子模型模型2盧瑟福盧瑟福(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)第二大發(fā)現(xiàn)第二大發(fā)現(xiàn)否定了湯姆生原子模型否定了湯姆生原子模型盧瑟福原子盧瑟福原子模型模型(核式結(jié)構(gòu)核式結(jié)構(gòu))打開原子物理大門，初步建立了原子結(jié)構(gòu)的正確圖打開原子物理大門，初步建立了原子結(jié)構(gòu)的正確圖景，跟經(jīng)典的電磁景，跟經(jīng)典的電磁(dinc)理論發(fā)生了矛盾理論發(fā)生了矛盾(2)粒子轟擊氮原子核粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子第三大發(fā)現(xiàn)第三大發(fā)現(xiàn)第七頁，共34頁。3玻爾玻爾(1)核外電子繞核運(yùn)動(dòng)核外電子繞核運(yùn)動(dòng)(2)原子光譜不連續(xù)原子光譜不連續(xù)玻爾原子模型玻爾原子模型(能量量子化，能級(jí)躍遷能量量子

4、化，能級(jí)躍遷(yuqin)假假設(shè)，軌道量子化設(shè)，軌道量子化)第四大發(fā)現(xiàn)第四大發(fā)現(xiàn)成功解釋了氫光譜的規(guī)律，不能解釋成功解釋了氫光譜的規(guī)律，不能解釋比較復(fù)雜的原子比較復(fù)雜的原子第八頁，共34頁。4貝可勒爾貝可勒爾天然放射天然放射(fngsh)現(xiàn)象現(xiàn)象第五大發(fā)現(xiàn)第五大發(fā)現(xiàn)原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)第九頁，共34頁。例例1下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A瑪麗瑪麗居里首先提出居里首先提出(t ch)原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子的核式結(jié)構(gòu)模型B盧瑟福在盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子C查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子D貝

5、可勒爾發(fā)現(xiàn)原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)貝可勒爾發(fā)現(xiàn)原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)解析盧瑟福在解析盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，所粒子散射實(shí)驗(yàn)中提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，所以以A、B錯(cuò)據(jù)物理學(xué)史可知錯(cuò)據(jù)物理學(xué)史可知(k zh)C、D正確正確CD返回返回(fnhu)第十頁，共34頁。二、半衰期及衰變(shuibin)次數(shù)的計(jì)算第十一頁，共34頁。二、半衰期及衰變次數(shù)(csh)的計(jì)算(2)根據(jù)根據(jù)衰變衰變(shuibin)和和衰變衰變(shuibin)(衰變衰變(shuibin)質(zhì)質(zhì)量數(shù)不變量數(shù)不變)直接求解直接求解第十二頁，共34頁。例例2圖圖1第十三頁，共34頁。解析解析(ji x)答案答案(d n)(d

6、n)B B返回返回(fnhu)第十四頁，共34頁。1核反應(yīng)過程中滿足四個(gè)守恒核反應(yīng)過程中滿足四個(gè)守恒(shu hn)：質(zhì)量數(shù)守恒：質(zhì)量數(shù)守恒(shu hn)、電荷數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒(shu hn)、動(dòng)量守恒、動(dòng)量守恒(shu hn)、能量守恒、能量守恒(shu hn)2核反應(yīng)過程若在磁場中發(fā)生，粒子在勻強(qiáng)磁場中可能做勻速圓核反應(yīng)過程若在磁場中發(fā)生，粒子在勻強(qiáng)磁場中可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衰變后的新核和放出的粒子周運(yùn)動(dòng)，衰變后的新核和放出的粒子(粒子、粒子、粒子粒子)形成外切圓或形成外切圓或內(nèi)切圓內(nèi)切圓三、原子核物理與動(dòng)量(dngling)、能量相結(jié)合的綜合問題第十五頁，共34頁。例例3足夠強(qiáng)的勻強(qiáng)

7、磁場中有一個(gè)原來靜止的氡核足夠強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)原來靜止的氡核 Rn，它放射，它放射出一個(gè)出一個(gè)粒子后變?yōu)榱Ｗ雍笞優(yōu)镻o核假設(shè)放出的核假設(shè)放出的粒子運(yùn)動(dòng)粒子運(yùn)動(dòng)(yndng)方向方向與磁場方向垂直，求：與磁場方向垂直，求：(1)粒子與粒子與Po核在勻強(qiáng)磁場中的軌跡圓的半徑之比，并定性畫核在勻強(qiáng)磁場中的軌跡圓的半徑之比，并定性畫出它們在磁場中運(yùn)動(dòng)出它們在磁場中運(yùn)動(dòng)(yndng)軌跡的示意圖軌跡的示意圖22286第十六頁，共34頁。解析解析(ji x)答案答案(d n)(d n)2228621884第十七頁，共34頁。(2)粒子與粒子與Po核兩次相遇的時(shí)間間隔與核兩次相遇的時(shí)間間隔與粒子運(yùn)動(dòng)粒子

8、運(yùn)動(dòng)(yndng)周期周期的關(guān)系；的關(guān)系；(設(shè)質(zhì)子和中子質(zhì)量相等設(shè)質(zhì)子和中子質(zhì)量相等)解析解析(ji x)即即109T84TPo，這樣，這樣，粒子轉(zhuǎn)粒子轉(zhuǎn)109圈，圈，Po核轉(zhuǎn)核轉(zhuǎn)84圈，兩者才相遇圈，兩者才相遇(xin y)所以所以粒子與粒子與Po核兩次相遇核兩次相遇(xin y)的時(shí)間間隔的時(shí)間間隔t109T.答案答案 t109T第十八頁，共34頁。(3)若某種放射性元素在勻強(qiáng)磁場中垂直磁場方向發(fā)生若某種放射性元素在勻強(qiáng)磁場中垂直磁場方向發(fā)生衰變，則衰變，則粒子粒子(lz)和反沖核在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖與上述和反沖核在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖與上述衰變運(yùn)動(dòng)軌衰變運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖有何不同？跡示

9、意圖有何不同？第十九頁，共34頁。解析若放射性元素在勻強(qiáng)磁場中垂直磁場方向解析若放射性元素在勻強(qiáng)磁場中垂直磁場方向發(fā)生發(fā)生衰變，則衰變，則粒子粒子(lz)和反沖衰變過程仍符合動(dòng)量和反沖衰變過程仍符合動(dòng)量守恒定律，它們也在洛倫茲力作用下做勻速圓周守恒定律，它們也在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但由于運(yùn)動(dòng)，但由于粒子粒子(lz)帶負(fù)電，反沖核帶正電，衰變時(shí)它們兩個(gè)帶負(fù)電，反沖核帶正電，衰變時(shí)它們兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向相反，但受的洛倫茲力方向相同，所以它們的軌跡圓是運(yùn)動(dòng)方向相反，但受的洛倫茲力方向相同，所以它們的軌跡圓是內(nèi)切的，且內(nèi)切的，且粒子粒子(lz)的軌跡半徑大于反沖核的軌跡半徑，其運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑大于反

10、沖核的軌跡半徑，其運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖如圖乙所示軌跡的示意圖如圖乙所示答案答案(d n) (d n) 見解析圖見解析圖返回返回(fnhu)第二十頁，共34頁。自我(zw)檢測區(qū)12345第二十一頁，共34頁。1一塊含鈾的礦石質(zhì)量為一塊含鈾的礦石質(zhì)量為M，其中鈾元素的質(zhì)量為，其中鈾元素的質(zhì)量為m.那么下列說那么下列說法中正確的是法中正確的是()A經(jīng)過兩個(gè)半衰期后，這塊礦石中基本不再經(jīng)過兩個(gè)半衰期后，這塊礦石中基本不再(b zi)含有鈾了含有鈾了B經(jīng)過兩個(gè)半衰期后，原來所含的鈾元素的原子核有經(jīng)過兩個(gè)半衰期后，原來所含的鈾元素的原子核有m/4發(fā)發(fā) 生了衰變生了衰變C經(jīng)過三個(gè)半衰期后，其中鈾元素的質(zhì)量還剩

11、經(jīng)過三個(gè)半衰期后，其中鈾元素的質(zhì)量還剩m/8D經(jīng)過一個(gè)半衰期后，該礦石的質(zhì)量剩下經(jīng)過一個(gè)半衰期后，該礦石的質(zhì)量剩下M/212345第二十二頁，共34頁。解析經(jīng)過兩個(gè)解析經(jīng)過兩個(gè)(lin )半衰期后，鈾元素的質(zhì)量還剩半衰期后，鈾元素的質(zhì)量還剩m/4，A、B項(xiàng)均錯(cuò)誤；項(xiàng)均錯(cuò)誤；經(jīng)過三個(gè)半衰期后，鈾元素還剩經(jīng)過三個(gè)半衰期后，鈾元素還剩m/8，C項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；鈾衰變后，鈾核變成了新的原子核，故鈾衰變后，鈾核變成了新的原子核，故D項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤答案答案(d n)C12345第二十三頁，共34頁。2科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(fxin)粒子粒子(氦核氦核)、p(質(zhì)子質(zhì)子)及及n(中子中子)這這3

12、種種粒子中，中子的穿透能力最強(qiáng)，質(zhì)子次之，粒子中，中子的穿透能力最強(qiáng)，質(zhì)子次之，粒子最弱某同學(xué)對(duì)影響粒子最弱某同學(xué)對(duì)影響粒子穿透能力的因素提出了如下假設(shè)，合理的假設(shè)是粒子穿透能力的因素提出了如下假設(shè)，合理的假設(shè)是()A穿透能力一定與粒子是否帶電有關(guān)穿透能力一定與粒子是否帶電有關(guān)B穿透能力可能與粒子質(zhì)量大小有關(guān)穿透能力可能與粒子質(zhì)量大小有關(guān)C穿透能力一定與粒子所帶電荷量有關(guān)穿透能力一定與粒子所帶電荷量有關(guān)D穿透能力一定與質(zhì)量大小無關(guān)，與粒子是否帶電和所帶電荷穿透能力一定與質(zhì)量大小無關(guān)，與粒子是否帶電和所帶電荷 量有關(guān)量有關(guān)12345第二十四頁，共34頁。解析從題中所給條件來看，解析從題中所給條件

13、來看，粒子和質(zhì)子都帶電，并且粒子和質(zhì)子都帶電，并且粒子帶電多粒子帶電多于質(zhì)子，其穿透能力是中子、質(zhì)子、于質(zhì)子，其穿透能力是中子、質(zhì)子、粒子依次減弱，故穿透能力一粒子依次減弱，故穿透能力一定定(ydng)與帶電荷量有關(guān)，而質(zhì)子和中子的質(zhì)量接近，但穿透能力不與帶電荷量有關(guān)，而質(zhì)子和中子的質(zhì)量接近，但穿透能力不同，故穿透能力可能與質(zhì)量無關(guān)，也可能與質(zhì)量有關(guān)，故選同，故穿透能力可能與質(zhì)量無關(guān)，也可能與質(zhì)量有關(guān)，故選A、B、C.答案答案(d n)ABC12345第二十五頁，共34頁。12345圖圖2第二十六頁，共34頁。12345解析是解析是衰變，是衰變，是衰變，因此衰變，因此a84，b206， U經(jīng)過

14、經(jīng)過10次次衰變和衰變和8次次衰變可變成質(zhì)量數(shù)為衰變可變成質(zhì)量數(shù)為206，電荷，電荷(dinh)數(shù)為數(shù)為86的元的元素素答案答案(d n)AB第二十七頁，共34頁。12345解析解析(ji x)2第二十八頁，共34頁。5靜止的鐳核靜止的鐳核( Ra)發(fā)生發(fā)生衰變生成衰變生成(shn chn)氡核氡核( Rn)，如果，如果衰變中放出的能量都轉(zhuǎn)化為衰變中放出的能量都轉(zhuǎn)化為粒子和氡核的動(dòng)能，則：粒子和氡核的動(dòng)能，則：(1)寫出衰變方程；寫出衰變方程；12345解析解析(ji x)答案答案(d n)第二十九頁，共34頁。(2)求求粒子粒子(lz)與氡核的動(dòng)能之比；與氡核的動(dòng)能之比；12345解析解析(

15、ji x)第三十頁，共34頁。12345(3)若若粒子與氡核的運(yùn)動(dòng)方向粒子與氡核的運(yùn)動(dòng)方向(fngxing)與勻強(qiáng)磁場的方向與勻強(qiáng)磁場的方向(fngxing)垂直，畫出軌跡示意圖，并計(jì)算軌道半徑之比垂直，畫出軌跡示意圖，并計(jì)算軌道半徑之比解析因?yàn)樗鼈冊趧驈?qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)方向與解析因?yàn)樗鼈冊趧驈?qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向垂直，所以軌道半徑磁場方向垂直，所以軌道半徑(bnjng)R ，但，但衰變時(shí)放出的衰變時(shí)放出的粒子與氡原子核都帶正電荷，粒子與氡原子核都帶正電荷，且動(dòng)量大小相等，則它們在勻強(qiáng)磁場中做圓且動(dòng)量大小相等，則它們在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡是一對(duì)外切圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡是一對(duì)外切圓(如圖所示如圖所示)，第三十一頁，共34頁。12345軌道半徑軌道半徑(bnjng)和粒子所帶電荷量成反比：和粒子所帶電荷量成反比：答案答案(d n)第三十二頁，共34頁。謝謝您的觀