新教材同步系列2024春高中物理第五章原子核1原子核的組成課件新人教版選擇性必修第三冊(cè)

第五章原子核①物理觀念：了解原子核的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，能說明原子核的衰變、裂變、聚變和放射現(xiàn)象．知道四種基本的相互作用．具有較為完整的物理觀念．通過對(duì)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，完善學(xué)生對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生形成相對(duì)完整、科學(xué)的物理觀念．②科學(xué)思維：能運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)的方法理解半衰期，對(duì)天然放射性現(xiàn)象問題進(jìn)行分析，研究“基本”粒子的夸克模型．通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步促進(jìn)物理模型建構(gòu)、科學(xué)推理、質(zhì)疑、創(chuàng)新的物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成．③科學(xué)探究：通過天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，提出原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，形成猜想和假設(shè)，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)三種射線性質(zhì)進(jìn)行探究，獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋．這一切都體現(xiàn)了科學(xué)探究的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，對(duì)微觀粒子的認(rèn)識(shí)過程體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)．④科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過原子核內(nèi)容的學(xué)習(xí)，知道所有物理結(jié)論都必須接受實(shí)踐的檢驗(yàn)，在學(xué)習(xí)和研究中做到實(shí)事求是，不迷信權(quán)威，能與他人合作．同時(shí)，知道科學(xué)技術(shù)對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的積極作用，但同時(shí)也會(huì)帶來一系列問題，認(rèn)識(shí)到人與自然是生命共同體，人類必須尊重自然，遵循自然規(guī)律．本章重點(diǎn)①原子核的組成、三種射線的本質(zhì)；②衰變的基本性質(zhì)，原子核的衰變規(guī)律和半衰期；③核力、結(jié)合能與平均結(jié)合能，質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程；④核裂變與核聚變的理解和釋放核能的計(jì)算．本章難點(diǎn)①原子核的衰變規(guī)律及半衰期；②質(zhì)能方程的理解和核能計(jì)算；

③計(jì)算核裂變與核聚變釋放的核能．1原子核的組成學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法與考法1．知道天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律2．理解三種射線的本質(zhì)，以及如何利用磁場區(qū)分它們(重難點(diǎn))3．掌握原子核的組成，知道核子和同位素的概念(重點(diǎn))學(xué)法：①通過觀察，思考，討論了解天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律，初步學(xué)會(huì)探究的方法．②通過對(duì)原子核組成的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)自學(xué)和歸納能力考法：①考查對(duì)天然放射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律的理解．②考查三種射線的性質(zhì)．③考查對(duì)原子核組成的理解及質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)和核子數(shù)間關(guān)系的認(rèn)識(shí)知識(shí)導(dǎo)圖

課前?自主預(yù)習(xí)天然放射現(xiàn)象及三種射線1．對(duì)天然放射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)(1)1896年，法國物理學(xué)家___________發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性．(2)物質(zhì)放出_______的性質(zhì)稱為放射性；具有_________的元素稱為放射性元素；放射性元素自發(fā)地發(fā)出_______的現(xiàn)象叫作天然放射現(xiàn)象．(3)原子序數(shù)________或________83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)________83的元素，有的也能放出射線．貝克勒爾射線放射性射線大于等于小于氦原子核電離(2)β射線：是高速________，它的速度很大，可達(dá)光速的99%，它的穿透能力較強(qiáng)，電離作用較弱，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的________．(3)γ射線：呈電中性，是能量很高的_________，波長很短，在10－10m以下，它的電離作用更小，但穿透能力更強(qiáng)，甚至能穿透幾厘米厚的________或幾十厘米厚的混凝土．電子流鋁板電磁波鉛板β射線的本質(zhì)是高速電子流，示波器中的陰極射線的本質(zhì)也是高速電子流，這兩種射線的來源相同嗎？【答案】不相同，陰極射線來源于帶自由電子的金屬的核外電子，β射線來源于原子核變化時(shí)產(chǎn)生的電子．

(多選)天然放射性物質(zhì)的放射線包括三種成分，下列說法正確的是 (

)A．一張厚的黑紙能擋住α射線，但不能擋住β射線和γ射線B．某原子核在放出γ射線后會(huì)變成另一種元素的原子核C．三種射線中對(duì)氣體電離作用最強(qiáng)的是α射線D．β粒子是電子，但不是原來繞核旋轉(zhuǎn)的核外電子【答案】ACD【解析】由三種射線的本質(zhì)和特點(diǎn)可知，α射線穿透本領(lǐng)最弱，一張黑紙都能擋住，而擋不住β射線和γ射線，故A正確；γ射線是一種波長很短的光子，不會(huì)使原核變成新核，三種射線中α射線電離作用最強(qiáng)，故C正確；β粒子是電子，來源于原子核，故D正確．原子核的組成1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1919年，________用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核，從氮核中打出了一種新的粒子，測(cè)定了它的電荷和質(zhì)量，確定它是氫原子核，叫作_______，用_____或______表示，其質(zhì)量為mp＝_______________．盧瑟福質(zhì)子p

1.67×10－27kg

2．中子的發(fā)現(xiàn)(1)盧瑟福的預(yù)言：原子核內(nèi)可能還有一種__________的粒子，名字叫中子．(2)查德威克的發(fā)現(xiàn)：用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中子的存在，用______表示，中子的質(zhì)量非常接近質(zhì)子的質(zhì)量．不帶電n

3．原子核的組成(1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以________數(shù)和________數(shù)之和叫核子數(shù)．(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的________倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫作原子核的電荷數(shù)．質(zhì)子中子整數(shù)(3)質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)________和________的質(zhì)量的總和，而質(zhì)子與中子的質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫作原子核的__________．(4)質(zhì)子中子質(zhì)量數(shù)【答案】質(zhì)子數(shù)中子數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)同一位置原子核的核子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)嗎？質(zhì)量數(shù)就是原子核的質(zhì)量嗎？【答案】原子核的核子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和．原子核的質(zhì)量等于原子中質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和；質(zhì)量數(shù)是將原子內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取近似整數(shù)值相加而得到的數(shù)值．A．核外有83個(gè)電子，核內(nèi)有127個(gè)質(zhì)子B．核外有83個(gè)電子，核內(nèi)有83個(gè)質(zhì)子C．核內(nèi)有83個(gè)質(zhì)子，210個(gè)中子D．核內(nèi)有210個(gè)核子【答案】D【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)可知該原子核的質(zhì)量數(shù)為210，質(zhì)子數(shù)為83，則中子數(shù)為127，而質(zhì)子與中子統(tǒng)稱為核子，則核子數(shù)為210，但由于不知道該原子的電性，因此不能確定核外電子數(shù)，D正確．課堂?重難探究－對(duì)天然放射現(xiàn)象和三種射線的理解1．對(duì)放射性和射線的理解(1)一種元素的放射性，與其是單質(zhì)或是化合物無關(guān)，這說明一種元素的放射性和核外電子無關(guān)．(2)射線來自于原子核，說明原子核是可以再分的．2．三種射線的性質(zhì)、特征比較對(duì)三種射線性質(zhì)的理解例1如圖所示，R是一種放射性物質(zhì)，虛線框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場，LL′是厚紙板，MM′是熒光屏，實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點(diǎn)處有亮斑，由此可知磁場的方向、到達(dá)O點(diǎn)的射線種類、到達(dá)P點(diǎn)的射線種類應(yīng)符合下表中的

(

)【答案】C選項(xiàng)磁場方向到達(dá)O點(diǎn)的射線到達(dá)P點(diǎn)的射線A豎直向上βαB豎直向下αβC垂直紙面向里γβD垂直紙面向外γα【解析】R放射出來的射線共有α、β、γ三種，其中α、β射線垂直于磁場方向進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)將受到洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，γ射線不偏轉(zhuǎn)，故打在O點(diǎn)的應(yīng)為γ射線；由于α射線貫穿本領(lǐng)弱，不能射穿厚紙板，故到達(dá)P點(diǎn)的應(yīng)是β射線；依據(jù)β射線的偏轉(zhuǎn)方向及左手定則可知磁場方向垂直紙面向里．變式1天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，由此可推知

(

)A．②來自于原子核外的電子B．①的電離作用最強(qiáng)，是一種電磁波C．③的電離作用較強(qiáng)，是一種電磁波D．③的電離作用最弱，是一種電磁波【答案】D【解析】①射線能被一張紙擋住，說明它的穿透能力較差，①射線是α射線，α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦核流，它的穿透能力差，電離作用最強(qiáng)，B錯(cuò)誤；②射線的穿透能力較強(qiáng)，能穿透紙和幾毫米厚的鋁板，說明它是β射線，β射線是高速電子流，β射線來自原子核，不是來自原子核外的電子，A錯(cuò)誤；③射線的穿透能力最強(qiáng)，能夠穿透幾厘米厚的鉛板，③射線是γ射線，γ射線的電離作用最弱，穿透能力最強(qiáng)，它是能量很高的電磁波，C錯(cuò)誤，D正確．三種射線在磁場或電場中偏轉(zhuǎn)的問題例2

(多選)如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，則下列說法中正確的有

(

)A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是β射線、γ射線和α射線B．α射線和β射線的軌跡都是拋物線C．α射線和β射線的軌跡都是圓弧D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向上的勻強(qiáng)電場，則屏上有亮斑的可能只是b【答案】AC變式2如圖所示，天然放射性元素，放出α、β、γ三種射線同時(shí)射入互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，射入時(shí)速度方向和電場、磁場方向都垂直，進(jìn)入場區(qū)后發(fā)現(xiàn)β射線和γ射線都沿直線前進(jìn)，則α射線

(

)A．向右偏

B．向左偏C．直線前進(jìn)

D．無法判斷【答案】A三種射線的比較方法1．知道三種射線帶電的性質(zhì)，α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電．α、β是實(shí)物粒子，而γ射線是光子流，屬于電磁波的一種．2．在電場或磁場中，通過其受力及運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的大小來判斷α和β射線，由于γ射線不帶電，故運(yùn)動(dòng)軌跡仍為直線．3．α射線穿透能力較弱，β射線穿透能力較強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)．對(duì)原子核的組成的理解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：原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目，從而也決定了元素的化學(xué)性質(zhì)．同種元素的原子，質(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)也相同，所以有相同的化學(xué)性質(zhì)，但它們的中子數(shù)可能不同，所以它們的物理性質(zhì)不同．對(duì)原子核的組成的理解例3人類探測(cè)月球發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可以作為未來核聚變的重要原料之一．氦的該種同位素應(yīng)表示為

(

)【答案】B變式3

現(xiàn)在科學(xué)家正在設(shè)法尋找“反物質(zhì)”．所謂“反物質(zhì)”是由“反粒子”組成的，則反α粒子的符號(hào)是 (

)【答案】C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，與組成原子核的質(zhì)子數(shù)是相等的．2．原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和．小練?隨堂鞏固1．關(guān)于γ射線，下列說法不正確的是 (

)A．它是處于激發(fā)態(tài)的原子核放射的B．它是原子內(nèi)層電子受到激發(fā)時(shí)產(chǎn)生的C．它是一種不帶電的光子流D．它是波長極短的電磁波【答案】B【解析】γ射線是激發(fā)狀態(tài)的原子核發(fā)出的波長極短的電磁波，是一種不帶電的光子流，B符合題意．2．放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，進(jìn)入勻強(qiáng)電場中，偏轉(zhuǎn)情況如圖所示，由此可推斷 (

)A．①表示γ射線，③表示α射線B．①表示γ射線，③表示β射線C．②表示γ射線，③表示α射線D．②表示γ射線，③表示β射線【答案】C【解析】α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，γ射線不帶電，γ射線在磁場中一定不偏轉(zhuǎn)，②為γ射線；電場中，α射線向右偏，β射線向左偏，①為β射線，③為α射線，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．3．圖甲是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖．人們根據(jù)射線的特性設(shè)計(jì)了在不損壞工件的情況下利用射線的穿透性，來檢查金屬內(nèi)部傷痕的情況，如圖乙所示．圖乙中檢查所利用的射線是 (

)A．α射線B．β射線C．γ射線D．三種射線都可以【答案】C【解析】分析三種射線的性質(zhì)，可知α、β、γ三種射線中，α射線電離能力最強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)，要檢查金屬內(nèi)部傷痕的情況，所以選用穿透能力最強(qiáng)的射線，即γ射線．它能穿透薄金屬板，當(dāng)金屬內(nèi)部有傷痕，透過鋼板的γ射線強(qiáng)度發(fā)生變化，計(jì)數(shù)器就能有不同的顯示，從而可知金屬內(nèi)部有傷痕．4．以下說法正確的是 (

)

C．同一元素的