2020新教科版高中物理選修3-5第3章1原子核的組成與核力學(xué)案98

1、- 1 - 1.原子核的組成與核力 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握原子核的組成，知道核子和同位素的概念. 念及特征.（重點）3.知道核反應(yīng)的定義，會正確書寫核反應(yīng)方程. 自主預(yù)習(xí)探新Ml - - - iLi/iMisrarw- - - 匸知識梳理匸 、原子核的組成 1 質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)（如圖所示） 盧越桶川癥粒子 集擊熬原產(chǎn)檯發(fā) 現(xiàn)了質(zhì)壬 2 中子的發(fā)現(xiàn)（如圖所示） 3 .原子核的組成 由質(zhì)子和中子組成，它們統(tǒng)稱為核子. 4 .原子核的符號 廠原子核的質(zhì)量數(shù)二質(zhì)子數(shù)+中子數(shù) :X元素符號 丄核電荷數(shù)二原子核的質(zhì)于數(shù)，即原子的原子序數(shù) .同位素 具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互

2、稱同位 素.例如，氫有三種同位素： 1H、1H、1H. 二、核力 1 .核力 原子核內(nèi)核子之間的相互作用力. 2 .核力的特征 （1）核力是強(qiáng)力，在原子核內(nèi)，核力比庫侖力大得多. （2）核力是短程力，當(dāng)兩核子中心相距大于核子本身線度時，核力幾乎完全消失. （重點）2.知道核力的概 - 2 - （3）核力與電荷無關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子，質(zhì)子與中子，以及中子與中子之間的核力是相等的. 3原子核的穩(wěn)定性 質(zhì)子數(shù)越多的原子核，就需要有更多的中子來維持核的穩(wěn)定，在大而穩(wěn)定的原子核中， 中子的數(shù)量多于質(zhì)子. 三、核反應(yīng) 1 .核反應(yīng) 原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程. 2. 核反應(yīng)方程 用原子核符號描述

3、核反應(yīng)過程的式子. 3 核反應(yīng)規(guī)律 在核反應(yīng)中,質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒. _基礎(chǔ)自測I 1正誤判斷（正確的打“V”，錯誤的打“x”） （1） 原子核的核子數(shù)等于質(zhì)子數(shù). （X） （2） 在元素周期表中處在同一位置上，而質(zhì)量數(shù)不同的元素叫同位素. （V） 原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力. （X） （4） 穩(wěn)定原子核的質(zhì)子數(shù)總是與中子數(shù)相等. （X） （5） 對質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子數(shù)起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用. （V） （6） 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的過程就是原子核的人工轉(zhuǎn)變過程. （V） （7） 核反應(yīng)方程只要滿足質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可以隨便寫. （X） 2 .（多選）下列說法正確的是（

4、 ） A. mx 與二1Y 互為同位素 B. mx 與；Y 互為同位素 C. 取與陽2丫中子數(shù)相同 D. 核內(nèi)有 92 個質(zhì)子，235 個中子 BC A 選項中，X 核與 Y 核的質(zhì)子數(shù)不同，不是互為同位素； B 選項中mX 核與打1Y 核質(zhì)子 數(shù)都為m而質(zhì)量數(shù)不同，則中子數(shù)不同，所以互為同位素； C選項中mx核內(nèi)中子數(shù)為m m 陽2丫核內(nèi)中子數(shù)為（m 2） （m-2） = m m，所以中子數(shù)相同； 核內(nèi)有 143 個中子，而不是 235 個中子. 3. （多選）以下是物理學(xué)史上 3 個著名的核反應(yīng)方程 7. 小 14 17 9 12 - 3 - x + 3L1 T y y+ 7NRx+8。y

5、+ 4B尸z + 6C x、y和z是 3 種不同的粒子，下列說法正確的是 （ ） A. X為a粒子 B. X為質(zhì)子- 4 - c. y為a粒子 BC 根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以確定 x為質(zhì)子iH,y為2He 即a粒子，z為中子On. 合作探究12重遊 芒點17 _ 原子核的組成與數(shù)量關(guān)系 1 .原 原子核是由質(zhì)子、中子構(gòu)成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電.不同的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子 的個數(shù)并不相同. 2 .原子核的符號和數(shù)量關(guān)系 (1) 符號：AX. (2) 基本關(guān)系：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). 3 .同位素 (1) 質(zhì)子數(shù)相同

6、，化學(xué)性質(zhì)相同. (2) 中子數(shù)不同，質(zhì)量數(shù)不同. 【例 1】 已知鐳的原子序數(shù)是 88,原子核的質(zhì)量數(shù)是 226.試問： (1) 鐳核中有幾個質(zhì)子？幾個中子？ (2) 鐳核所帶電荷量是多少？ (3) 若鐳原子呈電中性，它核外有幾個電子？ (4) 228Ra 是鐳的一種同位素， 讓226Ra 和1?Ra 以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁 場中，它們運(yùn)動的軌跡半徑之比是多少？ 思路點撥(1)原子核的核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)具有相等的關(guān)系. (2) 原子核的質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù). (3) 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，洛侖茲力提供向心力. 解析因為原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核

7、外電子數(shù)都是相等的， 原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和.由此可得： (1) 鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)， 故質(zhì)子數(shù)為 88,中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù) A與 質(zhì)子數(shù)Z之差，即 N= A- Z= 226- 88= 138. (2) 鐳核所帶電荷量 一19 一 17 Q= Ze= 88 x 1.6 x 10 01.41 x 10 C. (3) 鐳原子呈電中性，則核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，故核外電子數(shù)為 88.D. z 為電子 - 5 - (4)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的向心力為洛倫茲力，故有 兩種冋位素具有相冋的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不冋，故 r 226 226 113 228 228

8、= 答案(1)88 138 (2)1.41 X 10 T7 C (3)88 (4) 113 : 114 原子核的“數(shù)”與“量”辨析 (1) 核電荷數(shù)與原子核的電荷量是不同的，組成原子核的質(zhì)子的電荷量都是相同的，所以 原子核的電荷量一定是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍，我們把核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫核電荷數(shù)，而這些質(zhì)子 所帶電荷量的總和才是原子核的電荷量. (2) 原子核的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是不同的，也與元素的原子量不同.原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總 數(shù)叫作核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和. 針對訓(xùn)練 1 在元素周期表中查到鉛的原子序數(shù)為 82，一個鉛原子質(zhì)量數(shù)為 207,下列說法正確的 是() A. 核外有

9、82 個電子，核內(nèi)有 207 個質(zhì)子 B. 核外有 82 個電子，核內(nèi)有 82 個質(zhì)子 C. 核內(nèi)有 82 個質(zhì)子，207 個中子 D. 核內(nèi)有 125 個核子 B 在元素周期表中查到鉛的原子序數(shù)為 82,即一個鉛原子中有 82 個質(zhì)子，由于原子是 電中性的， 則核外電子有 82 個根據(jù)質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和可知， 鉛原子核的中子 數(shù)為 207- 82= 125.只有選項 B 正確. 專點2丿 I 對核力的理解 1.原子核中核子比例關(guān)系：自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等；對于較 重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù).越重的原子核，兩者相差越多. 2 形成原因及原子核的穩(wěn)定性 (1)

10、原子核大到一定程度時，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力非常小，較多的質(zhì)子聚集在一起的 核力不足以平衡它們之間的庫侖力，原子核就不穩(wěn)定了這時，不再成對地增加質(zhì)子和中子， 而只增加中子，中子與其他核子間沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核 的穩(wěn)定性. v mv Bqv=咋，u硬 - 6 - (2) 核力的飽和性：穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多.由于核力的作用范圍是有 限的，核力具有飽和性，如果我們繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會大到其間根本沒有 核力的作用，這時即使再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的.所以，原子核的大小也受 到限制. 【例 2】(多選)核子結(jié)合成原子核的下列說法中，正

11、確的是 ( ) A. 原子核內(nèi)的核子間均存在核力 B. 原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力 C. 當(dāng) n個核子靠近到核力作用的范圍而結(jié)合為原子核時，其間勢能一定減小 D. 質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用 CD 由于核力為短程力，只會發(fā)生在相鄰核子之間，與核子是否帶電無關(guān)，由此知 A、B 錯誤；當(dāng)n個核子靠近到核力作用范圍內(nèi)，而距離大于 0.8 x 10T5 m 時，核力表現(xiàn)為引力， 在此過程中核力必做正功，其間勢能必定減小，形成原子核后距離一般不小于 0.8 x 10T5 m, 故 C 正確；質(zhì)子數(shù)較多的原子核由于只有相鄰的核子間才有核力，但各個質(zhì)子間均有很強(qiáng)

12、的 庫侖斥力，隨著質(zhì)子數(shù)的增加，其庫侖力增加，對于穩(wěn)定的原子核，必須存在較多的中子才 能維系二者的平衡，故 D正確. 觀H*衣斶 (1) 核力是強(qiáng)力，只存在于相鄰核子之間. (2) 核力的存在與核子是否帶電及電性無關(guān). (3) 原子核的穩(wěn)定性與核力和庫侖力的大小關(guān)系有關(guān). 働針對訓(xùn)練 2 .(多選)關(guān)于核力，下列說法中正確的是 ( ) A. 原子核內(nèi)每個核子只跟與它們相鄰的核子間才有核力作用 B. 核力既可能是引力，又可能是斥力 C. 核力對核子做正功，原子核要釋放核能 D. 原子核內(nèi)的某一核子與其他核子間都有核力作用 AC 核力有時表現(xiàn)為引力，有時表現(xiàn)為斥力，但不是說核力既可能是引力，又可能

13、是斥 15 力，故 B 錯誤；核力是短程力，只有在 2.0 x 10 m 左右的范圍內(nèi)起作用，故 A 正確，D 錯誤; 核子結(jié)合成原子核時，核力對核子做正功，原子核釋放一定的能量，故 C 正確. W點3 1-*- 7 - 對核反應(yīng)的理解 1 .核反應(yīng)的條件 用a粒子、質(zhì)子、中子，甚至用 丫光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變. 2 .核反應(yīng)的實質(zhì) 用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā) 生了轉(zhuǎn)變. 3 原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn) (1)1919 年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)： 1；N+ 78 1H (2)1932 年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng): ?Be+ 術(shù)尸 1(C+

14、 On (3) 1934 年約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng): i 30Si + 1e. 【例 3】 中國科學(xué)院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素 如下: (1) 用質(zhì)子轟擊鈹靶4Be 產(chǎn)生快中子；(2)用快中子轟擊汞204Hg,反應(yīng)過程可能有兩種： 生成202Pt，放出氦原子核；生成202Pt，同時放出質(zhì)子、中子寫出上述核反應(yīng)方程. 解析(1) 4Be+ 5B+ On 204 1 202 3 (2) 8oHg+ on 78 Pt + 2He 204 1 202 1 1 80 Hg+ 0 n 78 Pt + 21H+ n 答案見解析 書寫核反應(yīng)方程的四條重要原則 (1)

15、 質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒； (2) 中間用箭頭，不能寫成等號； (3) 能量守恒(中學(xué)階段不作要求)； (4) 核反應(yīng)必須是實驗中能夠發(fā)生的. 働針對訓(xùn)練 3 .完成下列各核反應(yīng)方程，并指出哪個核反應(yīng)是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子和正電子的. (1) 150B+ ；He 17N+ ( ) (2) 9Be+ ( ) 1】C+ 0n (3) 13AI + ( ) T27Mg+ 1H (4) ；N+ 1JO+ ( )WAI + 細(xì)尸 10P+ On 打0 202 78 Pt，制取過程 - 8 - 23 24 1 iiNa+ ( )TiiNa+ iH (6) 23AI + 2Hh ：n+ ( ) ; ?0PT

16、?Si + ( ) 解析15)B+術(shù)尸175N+ 0n (2) ；Be+ 1C 0n 此核反應(yīng)使查德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子. (3) 27AI + 0nT ?2Mg+ iH (4) 174N+ 2He g iH 此核反應(yīng)使盧瑟福首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子. ，一、23_ 2 24_ 1 . (5) iiNa+ iHT iiNa+ iH 27 4 1 30 (6) 13AI + 2He on+ 15P； 15FT 14si + + 1e(正電子) 此核反應(yīng)使約里奧居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了正電子. 答案見解析 當(dāng)堂達(dá)標(biāo) HANGTANfrlK 1 某種元素的原子核用AX 表示，下列說法中正確的是 （ ） UANG1I

17、- 9 - A. 原子核的質(zhì)子數(shù)為乙中子數(shù)為A B 根據(jù)原子核的符號的含義： A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示質(zhì)子數(shù)，則中子數(shù)為 A-乙所以 B 正確.B. 原子核的質(zhì)子數(shù)為 C. 原子核的質(zhì)子數(shù)為 乙中子數(shù)為A- Z A,中子數(shù)為Z D. 原子核的質(zhì)子數(shù)為 A-乙中子數(shù)為Z - 10 - 2對原子核的組成，下列說法正確的是 ( ) A. 核力可使一些中子組成原子核 B. 核力可使非常多的質(zhì)子組成原子核 C. 自然界中不存在只有質(zhì)子的原子核 D. 質(zhì)量較大的原子核內(nèi)一定有中子 D 由于原子核帶正電，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的質(zhì)子聚集 在一起組成原子核，原因是核力是短程力，質(zhì)子之間還存在

18、“長程力”一一庫侖力， A、B 錯 誤；自然界中存在只有一個質(zhì)子的原子核，如 1H, C 錯誤；較大質(zhì)量的原子核內(nèi)只有存在一些 中子，才能削弱庫侖力，維系原子核的穩(wěn)定，故 D 正確. 3. 下列關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法，正確的是 ( ) A. 原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等 B. 穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多 C. 原子核都是非常穩(wěn)定的 D. 對于較重的原子核，由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，如果繼續(xù)增 大原子核，形成的核也一定是不穩(wěn)定的 D 自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，對于較重的原子核，中子數(shù)大 于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越多. 4. _ 完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中 _ 是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程， _ 是發(fā) 現(xiàn)中子的核