2017_2018学年高中物理第三章原子核第1节原子核的组成与核力教学案教科版

第1节原子核的组成与核力

(对应学生用书页码P32)

一、原子核的组成

1．质子的发现

为了探测原子核的结构，1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，发现了质子。实验表明质子是原子核的组成部分。

2．中子的发现

卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子。1932年，查德威克利用α粒子轰击铍时，证明了中子的存在。

3．原子核的组成

(1)组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。

(2)原子核的符号：A Z X，其中X表示元素，A表示质量数，Z表示核电荷数。

(3)基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数

质量数＝质子数＋中子数＝核子数

(4)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子核互称同位素。如氢的三种同位素氕、氘、氚。

二、核力

1．定义

原子核内相邻核子之间的相互作用力，也称强力。

2．特点

(1)在原子核的线度内，核力比库仑力大得多。

(2)核力是短程力，当两核子中心距离大于核子本身线度时，核力几乎完全消失。

(3)核力与电荷无关，质子与质子、中子与中子、质子与中子之间的核力是相等的。

[特别提醒] 质子越多的原子核需要更多的中子来维持核的稳定，在大而稳定的原子核中，中子数大于质子数。

三、核反应

1．核反应

用一定能量的粒子轰击原子核，改变原子核结构的过程。

2．核反应方程

用原子核符号描述核反应过程的式子。

3．书写方程式的原则

核反应方程必须满足反应前、后质量数和核电荷数都守恒。

1．判断：

(1)卢瑟福发现了中子。( )

(2)具有相同质子数而中子数不同的原子核称为同位素。( )

(3)核反应只改变核外电子数，不会改变原子核的结构。( )

答案：(1)×(2)√(3)×

2．思考：一个铅原子质量数为207，原子序数为82，其核外电子有多少个？中子数又是多少？

提示：铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为207－82＝125(个)。

(对应学生用书页码P32)

原子核的结构

1.原子核的组成

(1)原子核是由质子、中子组成的，质子带正电，电荷量e＝＋1.6×10－19 C，质量m＝1.6726231×10－27kg。中子不带电，质量m n＝1.6749286×10－27kg。不同的原子核内质子和中子的个数并不一定相同。

(2)质量数：原子核的质量等于核内的质子和中子质量之和，原子核的质量近似等于质子(或中子)质量的整数倍，通常用这个整数代表原子核的相对质量，叫做原子核的质量数。原子核的质量数等于质子数和中子数之和。

2．同位素

(1)定义：具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置。

(2)化学性质的决定因素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，也决定了电子在核外分布的情况，进而决定了这种元素的化学性质。

(3)氢的同位素：氕(11H)，氘(21H)，氚(31H)。

元素的化学性质是由原子核外面的电子数决定的，所以同位素具有相同的化学性质，但其物理性质一般是不同的。

1．某种元素的原子核用A Z X表示，下列说法正确的是( )

A．原子核的质子数为Z，中子数为A

B．原子核的质子数为Z，中子数为A－Z

C ．原子核的质子数为A ，中子数为Z

D ．原子核的质子数为A －Z ，中子数为Z

解析：选B A

Z X 中，A 为质量数，Z 为质子数；中子数应为A －Z 。

核反应的规律与核反应方程

1. i ＋T ―→I＋R

i 表示为入射粒子，T 为靶原子核，R 为生成的原子核，I 为出射粒子。 2．常见的几个核反应方程：

14 7N ＋42He ―→17 8O ＋1

1H(发现质子)

94

Be ＋4

2He ―→12

6C ＋1

0n(发现中子) 2713

Al ＋4

2He ―→30

15P ＋1

0n

30

15

P ―→3014Si ＋ 0

+1e(发现正电子)

3．写核反应方程时应注意的问题

(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。

(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。

(3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化。

核反应前后质量数守恒，但原子核的总质量一般会发生变化，即总质量不守恒。

2．下列核反应方程中正确的是( ) A.238

92U ―→234

90Th ＋2

1H B.9

4Be ＋4

2He ―→12

6C ＋1

0n C.234

90Th ―→234

90Pa ＋0

1e

D.31

15P ―→30

14Si ＋ 0

+1e

解析：选B 根据核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒进行分析。

(对应学生用书页码P33)

原子核的组成

[例1] (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带的电荷量是多少？

(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？

(4)228

88Ra 是镭的一种同位素，让226

88Ra 和228

88Ra 以相同的速度垂直射入磁感应强度为B 的匀