原子物理学-【百强校】山东省枣庄市第八中学高三物理二轮复习课件(共15张PPT)
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2．核能: (1)结合能：把构成原子核而结合在一起的________分开所需的能量． (2)比结合能 ①定义：原子核的结合能与________之比，称作比结合能，也叫________； ②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子 核越_________．
练习 1、约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了 1935 年的诺贝尔化学奖，他们发 现的放射性元素1350P 衰变成3104Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3125P 是3105P 的同位素， 被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 3125P 随时间衰变的关系如图所示，请估算 4 mg 的3125P 经________ 天的衰变后还剩 0.25 mg.
(3)质能方程 ①一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝________； ②核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝________. (4)质能方程的意义：质量和能量是物质的两种属性，质能方程揭示了质量和能量是不可分割的，它建 立了两个属性在数值上的关系． 3．获得核能的途径 (1)由核子直接合成原子核 (2)重核裂变 ①定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的 轰击而分裂成几个质量数________的原子核的过程； ②特点： a．大于临界体积发生链式反应，裂变过程中能 够放出巨大的能量； b．裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子； c．裂变的产物不是唯一的； 典型的裂变方程：
(2)轻核聚变 ①定义：两个轻核结合成质量数________的原子核的反应过程； ②特点： a．聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍； b．聚变反应比裂变反应更剧烈； c．对环境污染较小； d．自然界中聚变反应原料丰富； 典型的聚变方程：
【练习】 若U俘获一个中子裂变成Sr及Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.043 9 u、89.907 7 u 和135.907 2 u，中子质量为1.008 7 u(1 u＝1.660 6×10－27 kg,1 u相当于931.50 MeV)
原子物理学
课程目标：
1、了解人类探索原子及原子核结构的历史 2、由玻尔理论对氢光谱的解释理解光子的发射和吸收 3、知道天然放射现象，知道放射线的应用和防护知识 4、了解原子核的结构，原子核反应 5、核力的性质，核能，结合能 6、质能方程，核能的释放
一、原子结构
（一）．核式结构
1．汤姆孙原子模型 原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原子球体中，而带负电的电子则一粒粒镶嵌在球内．
（二）．玻尔的原子模型
1．玻尔原子理论基本假设 （1）电子轨道是量子化的，是________的，电子在这些轨道上绕核转动是稳定的不产生____. (2) 原 子 的 能 量 是 量 子 化 的 ， 这 些 量 子 化 的 能 量 值 叫 ________, 稳 定 的 状 态 叫 _____ ， 能 量 最 低 的 态 叫 ________,能量较高的态叫___________. (3) 电子由一个定态（轨道）跃迁到另一个定态（轨道）要辐射或吸收一定频率的光子，满足
1
11
R(m2 n2 )
R=1.10×107m-1
练习1．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2
和ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则( )
A．ν0<ν1
B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3
D. ν0=ν3
练习2．用频率为以下能量的光照射大量处于基态的氢原子，能被吸收的有( )
练习1．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒 子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )
2．下列对原子结构的认识中，不正确的是( ) A．原子中绝大部分是空的，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力 C．原子的全部正电荷都集中在原子核里 D．原子核的直径大约为10－10 m
A．10ev B．11ev C．12.09ev
D. 1.89ev E、13.6ev F、14ev
若改用上述能量的电子束照射，可以被吸收能量的是那些？
二、原子核
（一）．天然放射现象
1、三种射线： 种类 本质
α 射线
符号
带电荷量 质量 速度
4mp(mp＝1.67×10－ 27kg)
贯穿本领
电离本领
应用
2、放射衰变半衰期
（1）定义：放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间； （2）衰变规律：N0个半衰期T放射性原子核经历t时间后，剩余该原子核数N＝________；衰变 了_________个 （3）影响因素：由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．
（4）半衰期是大量原子核统计的规律
2．卢瑟福核式结构模型 (1)α粒子散射实验装置
(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前 进，但少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”．
(3)原子的核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子核集中原子的所有______和几乎所有_____，带负电的电子 在核外绕核___________． (4)核式结构模型的进步性和局限性 原子核式使人们对自然界的认识更近一步，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性．
(1)写出铀核裂变的核反应方程； (2)求9.2 kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少？(取两位有效数字)
(2)因为一个铀核裂变的质量亏损 Δm＝(235.043 9 u＋1.008 7 u)－(89.907 7 u＋135.907 2 u＋10×1.008 7 u)＝0.150 7 u， 故9.2 kg的铀裂变后总的质量亏损为 ΔM＝(6.02×1023×0.150 7×9.2×103/235) u＝3.55×1024 u， 所以ΔE＝ΔMc2＝3.55×1024×931.50 MeV＝3.3×1027 MeV.
β 射线
mp 1 840
γ 射线 静止质量为零
2、放射衰变（1）、α衰变U 23892
23940Th
24He
（2）、β衰变
23940Th Pa10e
01n11P 10e
（3）、γ衰变：伴随放射衰变
练习1、写出29号元素铜66的α衰变方程，
练习2：U238衰变成86号元素Rn222经历 _______次α________次β
hν=|Em-En|
2．对氢原子能级图的理解 （1）、激发：由低能级向高能级跃迁，吸收能量 （2）、发光（回跃）：由高能级向低能级跃迁，放出光子（能量）
(a)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为_______．
(b)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为_______． 3．玻尔理论的局限性： 只能很好解释氢原子或类氢原子的光谱
练习 1．(多选)钚的一种同位素29349Pu 衰变时释放出巨大能量，其衰变方程为29349Pu→29325U＋42He＋γ，则(
)
A．核燃料总是利用比结合能小的核
B．核反应中 γ 光子的能量就是结合能
C. 29325U 核比29349Pu 核更稳定，说明29325U 的结合能大
D．由于衰变时释放出巨大能量，所以29349Pu 比29325U 的比结合能小
【答案】 (1)ABD (2)正电子 56 天
（一）．核力和核能
1．核力 原子核里的________存在互相作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核． 特点： ①核力是____________________的一种表现； ②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内；小于0.8×10－15 m，大于0.8×10－15 m呈现引力 ③每个核子只跟________的核子发生核力作用，这成为核力的_________.
练习2．在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变 的是________，属于聚变的是________．属于人工转变的是_____________(填正确答案标号)
G.49Be24He162C 01n
练习 1、约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了 1935 年的诺贝尔化学奖，他们发 现的放射性元素1350P 衰变成3104Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3125P 是3105P 的同位素， 被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 3125P 随时间衰变的关系如图所示，请估算 4 mg 的3125P 经________ 天的衰变后还剩 0.25 mg.
(3)质能方程 ①一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝________； ②核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝________. (4)质能方程的意义：质量和能量是物质的两种属性，质能方程揭示了质量和能量是不可分割的，它建 立了两个属性在数值上的关系． 3．获得核能的途径 (1)由核子直接合成原子核 (2)重核裂变 ①定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的 轰击而分裂成几个质量数________的原子核的过程； ②特点： a．大于临界体积发生链式反应，裂变过程中能 够放出巨大的能量； b．裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子； c．裂变的产物不是唯一的； 典型的裂变方程：
(2)轻核聚变 ①定义：两个轻核结合成质量数________的原子核的反应过程； ②特点： a．聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍； b．聚变反应比裂变反应更剧烈； c．对环境污染较小； d．自然界中聚变反应原料丰富； 典型的聚变方程：
【练习】 若U俘获一个中子裂变成Sr及Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.043 9 u、89.907 7 u 和135.907 2 u，中子质量为1.008 7 u(1 u＝1.660 6×10－27 kg,1 u相当于931.50 MeV)
原子物理学
课程目标：
1、了解人类探索原子及原子核结构的历史 2、由玻尔理论对氢光谱的解释理解光子的发射和吸收 3、知道天然放射现象，知道放射线的应用和防护知识 4、了解原子核的结构，原子核反应 5、核力的性质，核能，结合能 6、质能方程，核能的释放
一、原子结构
（一）．核式结构
1．汤姆孙原子模型 原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原子球体中，而带负电的电子则一粒粒镶嵌在球内．
（二）．玻尔的原子模型
1．玻尔原子理论基本假设 （1）电子轨道是量子化的，是________的，电子在这些轨道上绕核转动是稳定的不产生____. (2) 原 子 的 能 量 是 量 子 化 的 ， 这 些 量 子 化 的 能 量 值 叫 ________, 稳 定 的 状 态 叫 _____ ， 能 量 最 低 的 态 叫 ________,能量较高的态叫___________. (3) 电子由一个定态（轨道）跃迁到另一个定态（轨道）要辐射或吸收一定频率的光子，满足
1
11
R(m2 n2 )
R=1.10×107m-1
练习1．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2
和ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则( )
A．ν0<ν1
B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3
D. ν0=ν3
练习2．用频率为以下能量的光照射大量处于基态的氢原子，能被吸收的有( )
练习1．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒 子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )
2．下列对原子结构的认识中，不正确的是( ) A．原子中绝大部分是空的，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力 C．原子的全部正电荷都集中在原子核里 D．原子核的直径大约为10－10 m
A．10ev B．11ev C．12.09ev
D. 1.89ev E、13.6ev F、14ev
若改用上述能量的电子束照射，可以被吸收能量的是那些？
二、原子核
（一）．天然放射现象
1、三种射线： 种类 本质
α 射线
符号
带电荷量 质量 速度
4mp(mp＝1.67×10－ 27kg)
贯穿本领
电离本领
应用
2、放射衰变半衰期
（1）定义：放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间； （2）衰变规律：N0个半衰期T放射性原子核经历t时间后，剩余该原子核数N＝________；衰变 了_________个 （3）影响因素：由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．
（4）半衰期是大量原子核统计的规律
2．卢瑟福核式结构模型 (1)α粒子散射实验装置
(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前 进，但少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”．
(3)原子的核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子核集中原子的所有______和几乎所有_____，带负电的电子 在核外绕核___________． (4)核式结构模型的进步性和局限性 原子核式使人们对自然界的认识更近一步，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性．
(1)写出铀核裂变的核反应方程； (2)求9.2 kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少？(取两位有效数字)
(2)因为一个铀核裂变的质量亏损 Δm＝(235.043 9 u＋1.008 7 u)－(89.907 7 u＋135.907 2 u＋10×1.008 7 u)＝0.150 7 u， 故9.2 kg的铀裂变后总的质量亏损为 ΔM＝(6.02×1023×0.150 7×9.2×103/235) u＝3.55×1024 u， 所以ΔE＝ΔMc2＝3.55×1024×931.50 MeV＝3.3×1027 MeV.
β 射线
mp 1 840
γ 射线 静止质量为零
2、放射衰变（1）、α衰变U 23892
23940Th
24He
（2）、β衰变
23940Th Pa10e
01n11P 10e
（3）、γ衰变：伴随放射衰变
练习1、写出29号元素铜66的α衰变方程，
练习2：U238衰变成86号元素Rn222经历 _______次α________次β
hν=|Em-En|
2．对氢原子能级图的理解 （1）、激发：由低能级向高能级跃迁，吸收能量 （2）、发光（回跃）：由高能级向低能级跃迁，放出光子（能量）
(a)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为_______．
(b)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为_______． 3．玻尔理论的局限性： 只能很好解释氢原子或类氢原子的光谱
练习 1．(多选)钚的一种同位素29349Pu 衰变时释放出巨大能量，其衰变方程为29349Pu→29325U＋42He＋γ，则(
)
A．核燃料总是利用比结合能小的核
B．核反应中 γ 光子的能量就是结合能
C. 29325U 核比29349Pu 核更稳定，说明29325U 的结合能大
D．由于衰变时释放出巨大能量，所以29349Pu 比29325U 的比结合能小
【答案】 (1)ABD (2)正电子 56 天
（一）．核力和核能
1．核力 原子核里的________存在互相作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核． 特点： ①核力是____________________的一种表现； ②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内；小于0.8×10－15 m，大于0.8×10－15 m呈现引力 ③每个核子只跟________的核子发生核力作用，这成为核力的_________.
练习2．在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变 的是________，属于聚变的是________．属于人工转变的是_____________(填正确答案标号)
G.49Be24He162C 01n