《原子核的組成》教案

《原子核的組成》教案第一課時一、教學目標1．在物理學問方面要求．(1)了解原子核的人工轉(zhuǎn)變．了解它的方法和物理過程．(2)了解質(zhì)子和中子是如何被覺察的．會寫核反響方程式．了解原子核的組成，知道核子和同位素的概念．2．把握利用能量和動量守恒的思想來分析核反響過程．從而培育學生運用規(guī)律來分析和解決問題的力量．3．通過覺察質(zhì)子和中子的歷史過程，使學生生疏通過物理試驗爭論和探究微觀構(gòu)造的爭論方法及體會科學爭論的困難性和嚴謹性．二、重點、難點分析重點是使學生了解原子核的人工轉(zhuǎn)變和原子核的組成．在原子核的人工轉(zhuǎn)變中覺察了質(zhì)子和中子，它是確定原子核組成的試驗根底．2．用已經(jīng)學過的能量和動量守恒以及有關(guān)的學問來分析核反響過程，是本節(jié)的難點．三、教具粒子轟擊氮原子核的試驗講解約里奧·居里和伊麗芙·居里夫婦做的“用來自鈹?shù)纳渚€去轟擊石蠟的試驗用投影幻燈、投影片．四、主要教學過程(一)引入課復習提問：1．什么是自然放射現(xiàn)象？自然放射性元素放射出哪幾種射線？這些射線的成分是什么？原子核組成的有效方法，那就是原子核的人工轉(zhuǎn)變．(二)教學過程設計1．質(zhì)子的覺察．原子核的人工轉(zhuǎn)變．反響過程及其產(chǎn)生的粒子的爭論，了解原子核的內(nèi)部構(gòu)造和粒子的本質(zhì)及特點．α粒子轟擊氮原子核的試驗．1919α很重要的覺察．試驗裝置如圖1所示(用投影幻燈打出裝置的示意圖)，容器C中放有放射性物質(zhì)A，從A射出的α粒子射到鋁箔F上，適中選取鋁箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸取而不能透過，在F后面放一熒光屏S，用顯微鏡M觀看熒光屏．T往容器C從熒光屏S上又觀看到了閃光．試驗結(jié)論：試驗說明，閃光肯定是α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的粒子透過鋁箔引起的．質(zhì)子的覺察．爭論提問：引導學生用已經(jīng)學過的學問分析怎樣知道粒子的性質(zhì)．①假設想知道粒子的性質(zhì)，必需測出粒子的什么有關(guān)物理量？歸納得到：測出粒子的電性、電量、質(zhì)量和速度等．②用什么方法可以知道粒子的電性？歸納得到：可將粒子引入電場或磁場中，觀看粒子的偏轉(zhuǎn)軌跡．如圖2所示，在勻強電場中粒子的軌道是拋物線，假設粒子向下偏轉(zhuǎn)，說明粒子帶正電；假設向上偏轉(zhuǎn)，說明粒子帶負電．如圖3所示，在勻強磁場中粒子的軌道是圓，假設粒子向上做圓運動，說明粒子帶正電，假設粒子向下做圓運動，說明粒子帶負電．試驗證明：這個粒子帶正電．③用什么方法可測出粒子的速度？4所示，調(diào)整B或E的值，使粒子在正交場中，沿入射方向做勻速直線運動，則可知此時試驗說明：這個粒子速度很大，有很強的穿透力量．歸納得到：使粒子通過勻強電場，依據(jù)粒子的偏轉(zhuǎn)量y求出．或使粒子在勻強磁場中做圓周運動，依據(jù)半徑R求．如圖5，在勻強電場中，粒子的偏轉(zhuǎn)量為y：U為兩極板間電壓，則可測出荷質(zhì)比為：如圖6，在勻強磁場中，粒子做圓運動的半經(jīng)為R．結(jié)論：通過對粒子的爭論與測定，確定它就是氫原子核，又叫質(zhì)對核反響過程的爭論．這個質(zhì)子是αα粒子打進氮核后形成的復核發(fā)生衰變時放出的呢？分析：假設質(zhì)子是α粒子從氮核中直接打出來的，如圖7中甲圖，碰撞過程中應有四條徑跡；假設α7中乙圖所示，有三條徑跡．α拍攝了兩萬多張云室的照片40多萬條α粒子徑跡中覺察有8條產(chǎn)生了分叉(見課本上圖)，分析可知有三條徑跡，分叉后的瘦長徑跡是質(zhì)子的徑跡，另一條短粗的徑跡是生核的徑跡，αα粒子打進氮核后形成復核，復核衰變后放出質(zhì)子．從質(zhì)量數(shù)守恒和電量數(shù)守恒可知，其反響方程式為從布拉凱特的試驗中，可知40多萬條徑跡中只有8條分叉，可見科學爭論工作的困難性，并且可以看到科學試驗的重要作用．5．結(jié)論．后來人們用同樣的方法使氟、鈉、鋁等發(fā)生了類似的轉(zhuǎn)變，都產(chǎn)生了質(zhì)子．由于各種原子核里都能打出質(zhì)子來，可見質(zhì)子是原子核的組成局部．(三)課堂小結(jié)1．原子核的人工轉(zhuǎn)變是爭論原子核內(nèi)部構(gòu)造的重要方法．為了了解原子核的內(nèi)部構(gòu)造，盧瑟福首先做α粒子轟擊氮核的試驗．即用高能粒子轟擊原子核是實現(xiàn)原子核人工轉(zhuǎn)變的根本方法．用α粒子轟擊原子核的核反響過程是α粒子先與被轟擊的原子核形成的不穩(wěn)定的復核，然后復核馬上衰變放出質(zhì)子并形成核．質(zhì)子是原子核的組成局部．(四)作業(yè)1．練習二(1)．方程式．其次課時(一)引入課復習提問：1．盧瑟福通過什么試驗產(chǎn)生了質(zhì)子？試寫出這個試驗的核反響方程式．質(zhì)子的覺察引導人們更進一步去爭論原子核的內(nèi)部構(gòu)造，10了原子核中另一種的根本粒子——中子．(二)教學過程設計中子的覺察．(1)盧瑟福的假說．238的電荷數(shù)為92，假設都由質(zhì)子組成，其質(zhì)量數(shù)也應是92，而除質(zhì)子外剩下146的質(zhì)量數(shù)是什么呢？1920在，他把它叫做中子．約里奧·居里夫婦的試驗．1930年覺察，用釙(Po)放出的α粒子轟擊鈹(Be)時產(chǎn)生一種射線，這種射線貫穿力量極強，γ為γ射線．1932年約里奧·居里夫婦用這種射線去轟擊石蠟(含有大量氫原子)，竟從石蠟中打出質(zhì)子，如圖8(用投影幻燈片打出)，由于被打出質(zhì)子能量很大，與γ射線的能量不符合，但這射線到底是什么？約里奧·居里夫婦沒有得出最終的結(jié)論．查德威克試驗．1932年英國物理學家查德威克認真爭論了這種射線它的速度不到光速的格外之一，因此排解了它是γ射線的可能．被打出的氫核和氮核的速度，由此推算出這種射線的質(zhì)量．克認為其中速度最大的氫核是由于未知射線中的粒子與它正碰的結(jié)果于斜碰的結(jié)果．中子的覺察．m，速度為v，氫核的質(zhì)量為mH，最大速度為v′H，并認為氫核在打出前為靜止的，那么依據(jù)動量守恒和能量守恒可知：mv=mv′+mH·v′H，(1)其中v′是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：同樣可求出未知射線與氮原子碰撞后，打出的氮核的速度查德威克在試驗中測得氫核的最大速度為v′H=3.3×109cm/s，氮核的最大速度為v′N=4.7×108cm/s．將速度的最大值代入方程(6)，可得：可得：m=1.15mH．查德威克還用別的物質(zhì)代替氫和氮重做這個試驗，可得到同樣的結(jié)果．量是1.674920×10-27kg，質(zhì)子質(zhì)量是1.672614×10-27kg)．查德威克覺察的這種與質(zhì)子質(zhì)量差不多的粒子，由于不帶電，所以覺察中子的核反響方程式為試驗證明，從很多原子核里都能打出中子，可見中子也是原子核的組成局部．中子的覺察是物理學進展史上的一件大事，由于中子不帶電，所以更簡潔接近或打進原子了很大作用．1935年諾貝爾物同努力的結(jié)果．查德威克事后說原子核的組成．中子覺察后，原子核是由質(zhì)子和中子組成的看法很快得到了公認．質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子，質(zhì)子帶一個單位正電荷，質(zhì)量數(shù)為1；中子不帶電，質(zhì)量數(shù)也是1．在核中：電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)．質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)．14，所以中子數(shù)為14-7=7，則氮核是由7個質(zhì)子和7個中子組成的．同位素：具有一樣的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱同位素．如α2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合在一起從核中放射出來的，其核反響方程式為β粒子是電子，這是由中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子，其核反響方程式為γ射線是由光子組成，后面會講到．(三)課堂小結(jié)1．在原子核由質(zhì)子組成的說法遇到困難時，盧瑟福預言：原子核中可能存在著與質(zhì)子質(zhì)量差不多的不帶電粒子，稱為中子．2．查德威克通過對很多試驗的分析，并運用動量守恒和能量守恒的規(guī)律，測量并計算出被一些人誤認為γ子——中子．3．原子核是由質(zhì)子和中子組成的．它的電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，它的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子