选修3-5原子结构-原子核
物理选修3-5人教版 18.2原子的核式结构模型 (共12张PPT)
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。原子的全 部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子 在核外空间绕着核旋转。
根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空 旷”的，举一个简单的例子：
原子
体育场
原子核
根据卢瑟福的原子核式模型和 α 粒子散射的实验数据， 可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核 的大小。
(1) 原子的半径约为 10 ─ 10 m、原子核半径约是 10 ─14 m， 原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。
(2) 原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期 表内的原子序数相等。
(3) 电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
1. 在用 α 粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的 α 粒子的
绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数 α 粒子发生了较大的偏转，并且有极少数 α 粒子的偏转超过 了90°，有的甚至几乎达到180°。
西瓜模型或枣糕模型能否解释这种现象？
根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对 α 粒子的 运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布， α 粒子 所受库仑力也很小，故 α 粒子偏转角度不会很大。
汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电 荷的，人们推断出原子中还有带正电的物质。那么 这两种物质是怎样构成原子的呢？
？
汤姆孙的原子模型பைடு நூலகம்
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电核均 匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。
英国物理学家 汤姆孙
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
1909～1911年，英国物理学家 卢瑟福和他的助手们进行了 α 粒子 散射实验。
运A动. 全情部况α是粒( 子B穿过) 金属箔后仍按原来的方向前进
中物理选修3-5：19.1 原子核的组成
β射线
与α射线偏转方向相反的那束射线带负 电荷，我们把它叫做 β 射线 . 研究发现 β 射线由带负电的粒子（ β 粒子）组成 . 进 一步研究表明β粒子就是电子. β射线的穿透本领较强，很容易穿透黑 纸，还能穿透几毫米厚的铝板.
γ射线
中间不发生偏转的那束射线叫做 γ射线， 研究表明， γ 射线的实质是一种波长极 短的电磁波，它不带电，是中性的. γ射线的穿透本领极强，一般薄金属板 都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水 泥墙和几厘米厚的铅板.
天然放射现象
评
速度 贯穿能力
弱 较强
阅读课文填写表格：
成分
电离能力
很容易 较弱
射线 氦原子核 1/10光速
射线
高速
电子流 高能量
接近光速
射线
光速
很强
更小
电磁波
三、原子核的组成
议
放射性现象中放出的三种射线都是从放射性
元素的原子核内释放出来的，这表明原子核 也有内部结构. 原子核内究竟还有什么结构？ 原子核又是由什么粒子组成的呢？
放射性不是少数几种元素才有的，研究发现， 原子序数大于83的所有元素，都能自发的放出射线， 原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．
放大了1000倍的铀矿石
二、射线到底是什么?
议
在天然放射性现象中放出的射线是什么
东西呢？ 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光以 外，还有些什么性质呢？ 这些射线带不带电呢？
本章的重点：原子核的组成、天然放射现象、三种射 线、衰变和半衰期、核能、裂变、聚变等。 难点：对半衰期概念的准确理解及爱因斯坦的质能方程 及其应用。
导
※ ※ 了解放射性及放射性元素的概念 理解三种射线的形成及其本质
高中物理人教版 选修3-5 第十九章 原子核 1.原子核的组成
高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 1.原子核的组成选择题人类认识原子核的复杂结构并进行研究从(? )A．发现电子开始的B．发现质子开始的C．进行α粒子散射实验开始的D．发现天然放射现象开始的【答案】D【解析】自从贝可勒尔发现天然放射现象，科学家对放射性元素及射线的组成、产生的原因等进行了大量研究，逐步认识到原子核的复杂结构，故D正确，A、B、C错误。
选择题关于质子与中子，下列说法错误的是(? )A．原子核由质子和中子构成B．质子和中子统称为核子C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在【答案】D【解析】原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在。
选择题如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(? )A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【答案】C【解析】α带正电，β带负电，γ不带电，γ射线在磁场中一定不偏转，②⑤为γ射线；如左图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，①为β射线，③为α射线；在如右图所示磁场中，由左手定则判断，α射线向左偏，β射线向右偏，即④为α射线，⑥为β射线，故正确选项是C。
选择题原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是(? )A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子【答案】D【解析】在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．选择题天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(? )A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子【答案】D【解析】衰变的射线均来自于核内，A错；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D对．选择题一个原来静止的原子核，辐射出α粒子，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下图中哪一个(下图中半径大小没有按比例画)(? )【答案】D【解析】由于发生的是α衰变，产生物是两个带正电的粒子，根据动量守恒Mv1＋mvα＝0知这两个新核的运动方向相反，受到的洛伦兹力方向相反，即轨迹应该是外切圆，再利用左手定则，判断洛伦兹力方向，可知选项D是正确的．选择题如图所示，某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是(? )【答案】C【解析】元素的不同同位素的原子核内质子数是一定的，只是中子数不同，设质子数为Q，则N＋Q＝A，故N＝AQ，Q是定值，故选C.选择题一个原子核为，关于这个原子核，下列说法中正确的是(? ) A．核外有83个电子，核内有127个质子B．核外有83个电子，核内有83个质子C．核内有83个质子，127个中子D．核内有210个核子【答案】CD【解析】根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为21083＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，因此C、D项正确．由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B项不正确．填空题一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．【答案】γβ【解析】在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强；β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b射线应为β射线．填空题现在，科学家正在设法探寻“反物质”。
人教版高中物理选修3-5知识点整理及重点题型梳理] 原子结构
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人教版高中物理选修3-5知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习原子结构【学习目标】1．知道电子是怎样发现的；2．知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义； 3．了解汤姆孙发现电子的研究方法． 4．知道α粒子散射实验；5．明确原子核式结构模型的主要内容； 6．理解原子核式结构提出的主要思想．【要点梳理】要点诠释： 要点一、原子结构 1．阴极射线（1）气体的导电特点：通常情况下，气体是不导电的，但在强电场中，气体能够被电离而导电．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果．在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体，导电时可以看到发光放电现象．（2）1858年德国物理学家普里克发现了阴极射线．①产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极．当两极间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线．②阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光． 2．汤姆孙发现电子（1）从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究． （2）汤姆孙利用电场和磁场能使带电的运动粒子发生偏转的原理检测了阴极射线的带电性质，并定量地测定了阴极射线粒子的比荷（带电粒子的电荷量与其质量之比，即e m）． （3）1897年汤姆孙发现了电子（阴极射线是高速电子流）．电子的电量()191.602177334910C e =⨯－，电子的质量319.109389710kg m =⨯－，电子的比荷111.758810C/kg em=⨯．电子的质量约为氢原子质量的1 1836．3．汤姆孙对阴极射线的研究（1）阴极射线电性的发现．为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图所示装置．从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷．（2）测定阴极射线粒子的比荷．4．密立根实验美国物理学家密立根在1910年通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷只能是元电荷e的整数倍．5．电子发现的意义以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒．现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电子是原子的组成部分．电子是带负电，而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕．6．19世纪末物理学的三大发现对阴极射线的研究，引发了19世纪末物理学的三大发现：（1）1895年伦琴发现了X射线；（2）1896年贝克勒尔发现了天然放射性；（3）1897年汤姆孙发现了电子．要点二、原子的核式结构模型1．汤姆孙的原子模型“枣糕模型”．“葡萄干布丁模型”（如图所示）．“葡萄干面包模型”．汤姆孙的原子模型是在发现电子的基础上建立起来的，汤姆孙认为，原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子一样，镶嵌在原子里面，所以汤姆孙的原子模型也叫枣糕式原子结构模型．【注意】汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实——仅粒子散射实验所否定．2．α粒子散射实验1909～1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现． （1）实验装置（如图所示）由放射源、金箔、荧光屏等组成．特别提示：①整个实验过程在真空中进行． ②金箔很薄，α粒子（42He 核）很容易穿过．（2）实验现象与结果．绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子偏转角超过90︒，有的几乎达到180︒，沿原路返回．仅粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇．按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多．α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型．3．原子的核式结构卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．4．原子核的电荷与尺度由不同原子对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷．又由于原子是电中性的，可以推算出原子内含有的电子数．结果发现各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数非常接近于它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的．原子核的半径无法直接测量，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定，α粒子散射是估算核半径最简单的方法．对于一般的原子核半径数量级为1510m －，整个原子半径的数量级是1010m －，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的． 5．解题依据和方法（1）解答与本节知识有关的试题，必须以两个实验现象和发现的实际为基础，应明确以下几点： ①汤姆孙发现了电子，说明原子是可分的，电子是原子的组成部分．②卢瑟福“α粒子散射实验”现象说明：原子中绝大部分是空的，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上．（2）根据原子的核式结构，结合前面所掌握的动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识，是综合分析解决d 粒子靠近原子核过程中，有关功、能的变化，加速度，速度的变化所必备的知识基础和应掌握的方法．6．对α粒子散射实验的理解如果按照汤姆孙的“枣糕”原子模型，α粒子如果从原子之间或原子的中心轴线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不产生偏转；如果α粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当大一部分被抵消，α粒子偏转很小；如果α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹．所以α粒子的散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型．按卢瑟福的原子模型（核式结构），当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，仅粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变极少，由于原子核很小，这种机会就很多，所以绝大多数α粒子不产生偏转；只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑斥力，偏转角才很大，而这种机会很少；如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180︒，这种机会极少．如图所示．卢瑟福根据α粒子散射实验，不仪建立了原子的核式结构，还估算出了原子核的大小．220121(1)4sin 2m Ze r Mv θπε=⋅+（θ为散射角）．原子核的商径数量级在1510m －．原子直径数量级大约是1010m －，所以原子核半径只相当于原子半径的十万分之一．原子的核式结构初步建立了原子结构的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾．（见玻尔的原子模型）7．原子结构的探索历史（1）发现原子核式结构的过程．实验和发现 说明了什么 电子的发现说明原子有复杂结构α粒子散射实验说明汤姆孙（枣糕式）原子模型不符合实际，卢瑟福重新建立原子的核式结构模型（2）原子的核式结构与原子的枣糕式结构的根本区别．核式结构枣糕式结构原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体 电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内【典型例题】 类型一、原子结构例1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（ ）． A ．阴极射线本质是氢原子 B ．阴极射线本质是电磁波 C ．阴极射线本质是电子 D ．阴极射线本质是X 射线【思路点拨】阴极射线基本性质．【答案】C【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X 射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．【总结升华】对阴极射线基本性质的了解是解题的依据．举一反三:【变式】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将（ ）．A ．向纸内偏转B ．向纸外偏转C ．向下偏转D ．向上偏转【答案】D【解析】本题综合考查电流产生的磁场、左手定则和阴极射线的产生和性质．由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外，电子从负极射出，由左手定则可判定阴极射线（电子）向上偏转．【总结升华】注意阴极射线（电子）从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反．例2．汤姆孙用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示．真空管内的阴极K 发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A ＇中心的小孔沿中心轴1O O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P 和P ＇间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ＇点（O ＇点与O 点的竖直间距为d ，水平间距可忽略不计）．此时，在P 和P ＇间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B 时，亮点重新回到O 点．已知极板水平方向的长度为1L ，极板间距为b ，极板右端到荧光屏的距离为2L （如图所示）． （1）求打在荧光屏O 点的电子速度的大小． （2）推导出电子的比荷的表达式．【答案】（1）UBb（2）2121(/2)Ud B bL L L +【解析】（1）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v ，则evB eE =， 得E v B =， 即U v Bb =． （2）当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为eUa mb =． 电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间11L t v=。
人教版选修3-5第十九章第1节 原子核的组成
减小；在 L 和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的
计数率不变．则 X 可能是( )
A．α和β的混合放射源 C．α和γ的混合放射源
B．纯α放射源 D．纯γ放射源
解析：本题考查三种射线的特点．由于α粒子的贯穿本领较
小，在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计加竖直向
• 居里夫人一生在许多荣誉，在授予她的所有荣誉中有各种科学博士、 医学博士和法学博士。同时，她还继续自己的研究活动。她总共发表 了约70篇论文，最后一篇发表于1933年。之后不久，她就病倒了，很 快在豪特莎伏耶(Haute Savoye)的一个疗养院去世，时年66岁。逝世 的消息报道如下：
• “玛丽·居里于1934年7月4日在桑歇鲁莫斯(Sancellemoz)去世。所患 疾病是带有有发烧症状的急性恶性贫白症。骨髓没有反应，可能是由 于长期的辐射积累造成损伤所致。”
• (3)她引了一个极重要的新的物理概念：放射性
1898年：辉煌的一年
• 他们用普通的化学方法共同对沥青铀矿进行处理。1898年7月， 发现了放射性比铀强400倍的放射线物质：“钋”（符号：Po）， 命名为“钋”是为了纪念玛丽·居里的祖国波兰。
• 1898年12月，他们又发现比铀放射线强百万倍的放射线元素镭 （符号：Ra），由于有人质疑他们的发现，居里夫妇在无法遮 风避雨的工棚中长年累月的艰辛工作，终于在1902年，他们从8 吨沥青中提炼出了0.12克的氯化镭。
答案：AB 规律总结：同位素的质子数相同，中子数不同，具有相同 的化学性质；符号AZX 中 Z 是质子数，A 是质子数和中子数的总 和， A 一定不小于 Z；同位素具有相同的 Z，不同的 A.
2.32He 可以作为核聚变材料．下列关于32He 的叙述中正确的 是( C )
2015高考三维设计选修3-5 第3节 原子结构和原子核
一、选择题1．(2012·天津高考)下列说法正确的是()A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量2．(2012·北京高考)一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子()A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少3．(2013·重庆高考)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：23592U ＋10n→a＋b＋210n，则a＋b可能是()A.14054Xe＋9336KrB.14156Ba＋9236KrC.14156Ba＋9338SrD.14054Xe＋9438Sr4.(2014·江西重点中学联考)如图3－7所示，氢原子在下列各能级间跃迁：(1)从n＝2到n＝1；(2)从n＝5到n＝3；(3)从n＝4到n＝2。
在跃迁过程中辐射的电磁波的波长分别用λ1、λ2、λ3表示。
波长λ1、λ2、λ3大小的顺序是()图3－7A．λ1<λ2<λ3B．λ1<λ3<λ2C．λ3<λ2<λ1D．λ2＝λ3<λ15．(2013·上海高考)在一个23892U原子核衰变为一个20682Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为()A．6次B．10次C．22次D．32次6．(2014·宝鸡检测)红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光。
铬离子的能级如图3－8所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到E3，然后自发跃迁到E 2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E 2的离了跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长λ为( )图3－8A.λ1λ2λ2－λ1B.λ1λ2λ1－λ2C.λ1－λ2λ1λ2D.λ2－λ1λ1λ27．(多选)下列说法正确的是( )A ．发现中子的核反应方程是94Be ＋42He ―→12 6C ＋10n B ．20个238 92U 的原子核经过两个半衰期后剩下5个238 92UC.235 92U 在中子轰击下生成9438Sr 和140 54Xe 的过程中，原子核中的平均核子质量变小D ．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射出一定频率的光子8．(2014·济南模拟)一个电子(质量为m ，电量为－e )和一个正电子(质量为m ，电量为e )，以相等的初动能E k 相向运动，并撞到了一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为ν；若这两个光子的能量都是hν，动量分别为p 和p ′，下列关系中正确的是( )A ．hν＝mc 2B ．hν＝12mc 2，p ＝p ′C ．hν＝mc 2＋E k ，p ＝－p ′D ．hν＝12(mc 2＋E k )，p ＝－p ′二、五选三型选择题9．下列说法正确的是________。
高中物理人教版选修3-5 19.1《原子核的组成》教案设计
原子核的组成教学目标1．在物理知识方面要求．(1)了解原子核的人工转变．了解它的方法和物理过程．(2)了解质子和中子是如何被发现的．(3)会写核反应方程式．(4)了解原子核的组成，知道核子和同位素的概念．2．掌握利用能量和动量守恒的思想来分析核反应过程．从而培养学生运用已知规律来分析和解决问题的能力．3．通过发现质子和中子的历史过程，使学生认识通过物理实验研究和探索微观结构的研究方法及体会科学研究的艰巨性和严谨性．重点、难点分析1．重点是使学生了解原子核的人工转变和原子核的组成．在原子核的人工转变中发现了质子和中子，它是确定原子核组成的实验基础．2．用已经学过的能量和动量守恒以及有关的知识来分析核反应过程，是本节的难点．教具准备1．分析卢瑟福做的“α粒子轰击氮原子核的实验”．2．讲解约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇做的“用来自铍的射线去轰击石蜡的实验”．用投影幻灯、投影片．引入新课通过上一章的学习，我们已经知道，原子是由电子和原子核组成的，原子核处于原子的中心，体积很小，那么原子核有没有结构，它又是由什么组成的呢？下面我们就来学习这方面的知识．教学过程一、天然放射性现象1.放射性铀和含铀的矿物质都能够发出看不见的射线，这种射线可以使包在黑纸箱里的照相底片感光.物体放射出射线的性质叫做放射性.深化升华射线是从原子核内部发出的，说明原子核不是最小结构，原子核可以再分.2.放射性元素具有放射性的元素叫做放射性元素.放射性并不是少数几种元素才有的.研究发现，原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性，元素这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象，现在用人工的方法也可以制造放射性同位素.记忆要诀原子序数大于等于83的所有元素都有放射性.原子序数小于83的元素，有的也具有放射性.3.天然放射性元素：能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素.虽然具有天然放射性元素的种类很多，但它们在地球上的含量很少.4.天然放射现象发现的意义：原子核具有复杂的结构，实际上人们认识到原子核具有复杂结构就是从天然放射性开始的.联想发散原子核内部的消息，最早来自天然放射现象.人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密.如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响，也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关.因此，原子核不是组成物质的最小微粒，也存在着一定结构.二、射线到底是什么1.研究方法：让放射线通过电场或磁场来研究其性质.把样品放在铅块的窄孔底上，在孔的对面放着照相底片，在没有磁场时，发现在底片上正对孔的位置感光了.若在铅块和底片之间放一对磁极，使磁场方向跟射线方向垂直，结果在底片上有三个地方感光了，说明在磁场作用下，射线分为三束，表明这些射线中有的带电，有的不带电，由三种粒子组成，如图所示.2.各种射线的本质和特性(1)α射线：卢瑟福经研究发现，α射线粒子带两个单位正电荷，质量数为4，即α粒子是氦核，其速度是光速的1/10，有较大的动能.特性：贯穿本领小，但电离作用强，能使沿途中的空气电离.(2)β射线：贝克勒尔证实，β射线是电子流，其速度可达光速的90%.特征：贯穿本领大，能穿透黑纸，甚至穿透几毫米厚的铝板，但电离作用较弱.(3)γ射线是一种波长很短的电磁波——光子流，是能量很高的电磁波，波长λ＜10-10 m.特征:贯穿本领最强,能穿透几厘米厚的铅板,但电离作用最弱.学法一得 三种射线的区分：让三种射线同时穿过磁场，不发生偏转的是γ射线，因为其不带电，不受磁场的影响；偏转角度较小的是α射线，因为其质荷比q m 较大，根据公式r=qBmv可知偏转半径大，在磁场中的偏转角度较小.同理可知偏转角度较大的是β射线，因为其质荷比qm较小.并且它们的偏转方向不同，还可以根据左手定则和偏转方向判定其射线属于哪种射线.辨析比较 三种射线的比较三、原子核的组成 1.探究过程(1)卢瑟福的实验结论：卢瑟福用α粒子轰击氮核时，发现了一种新粒子，这种粒子带有一个单位的正电荷，其质量与氢原子的质量相近.随后人们又用类似的方法从氟、钠、铝等原子核中打出了同样的粒子(质子).(2)结论：质子是原子核的组成部分. (3)猜测：原子核只由质子组成.分析论证：如果原子核只是由质子组成，它的电荷数应该与质量数相等.这和绝大多数原子核的电荷数只是质量数的一半或者还少一些的事实相矛盾，说明猜测错误.再猜测：原子核内还应该存在着质量跟质子差不多的不带电的中性粒子，即中子. 实验验证：卢瑟福的学生在研究用射线轰击铍而产生的一种能量极高、贯穿能力很强的中性粒子时，证实中性粒子的质量与质子的质量近似相等，就是猜测的中子.构建模型：原子核由质子和中子组成.联想发散 中子的发现不仅使人们了解到原子核是由质子和中子组成，而且为科学家提供了轰击其他原子核时，不受静电斥力的最佳“炮弹”，使它有更多的机会和带电核发生碰撞.中子“炮弹”的利用，不仅为原子核物理的研究开辟了崭新的道路，也为后来核能的利用打下了基础.2.原子核的组成原子核由质子和中子组成.组成原子核的质子和中子通称为核子.质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子质量几乎相等，都等于一个质量单位.学法一得 原子核的结构无法通过实验直接观察，只能通过科学的思维和研究方法进行间接研究.由实验结果→分析猜测→提出模型→实验验证→建立新理论→构建正确的模型是探索微观结构的基本方法.3.原子核的电荷数原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数.通常用字母Z 表示.深化升华 原子核的电荷数，就是原子核内质子数，也就是这种元素的原子序数. 4.原子核的质量数原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数，用字母A 表示.要点提示 原子核的质量数，就是原子核中的核子数. 5.原子核的符号(1)原子符号的通式：X AZ式中X 为元素符号，A 为原子核的质量数，Z 为原子核的核电荷数.如常见的碳原子核的质量数为12，质子数为6，则可表示为C 126，还可表示为12C ，碳12，碳12等.(2)各粒子的符号 ①α粒子(即氦核)：He 42 ②质子(即氢核)：H 11或P 11 ③中子：n 10 ④电子：e 01深化升华 (1)原子核中的两个整数①质量数A ：等于质子数和中子数之和，即核子数； ②电荷数Z ：等于质子数. (2)原子核中的两个等式①核电荷数(Z)=质子数=元素的原子序数=核外电子数； ②质量数(A)=核子数=质子数+中子数 6.同位素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，因而互称同位素.原子核内的质子数决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同.例如氢的三种同位素：氕(H 11)、氘(H 21)、氚(H 31). (三)课堂小结1．原子核的人工转变是研究原子核内部结构的重要方法．2．为了了解原子核的内部结构，卢瑟福首先做α粒子轰击氮核的实验．即用高能粒子轰击原子核是实现原子核人工转变的基本方法．3．用α粒子轰击原子核的核反应过程是α粒子先与被轰击的原子核形成新的不稳定的复核，然后复核立即衰变放出质子并形成新核．4．质子是原子核的组成部分．。
选修3-5 第二章 第1讲 原子结构 氢原子光谱
3.光谱分析
特征谱线 可以用来鉴别物质和确定 利用每种原子都有自己的_________
物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有
着重大的意义。
知识点 2
氢原子的能级结构、能级公式
Ⅰ
1.玻尔理论
不连续 的能量状态中，在这 （1）定态：原子只能处于一系列_______
稳定 的，电子虽然绕核运动，但并不向 些能量状态中原子是_____
表示电子由较高能级向较低能级跃迁，电 子跃迁的条件为hν =Em-En
带箭头的竖线
2.对电子跃迁条件hν =Em-En的说明
（1）电子跃迁条件hν =Em-En只适用于光子和原子作用而使原子
在各定态之间跃迁的情况。
（2）当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢 原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量 大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。 （3）原子还可吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量而被 激发。由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要 入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值（E=Em-En），均
②利用原子能量公式En=Ekn+Epn判断，当轨道半径增大时，原
子能量增大，电子动能减小，故原子的电势能增大。反之，当
轨道半径减小时，原子能量减小，电子动能增大，故原子的电 势能减小。
【典例透析2】氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下 述说法正确的是( )
A．电子绕核旋转的半径增大
B．电子的动能增大
【典例透析1】如图所示为氢原子能级
图，下列说法正确的是(
的光谱
)
A.玻尔理论也能很好地解释复杂原子 B.玻尔理论认为原子的能量是连续的， 电子的轨道半径是不连续的
人教版高中物理选修3-5第18章 第二节 原子的核式结构模型(教学设计)
人教版高中物理选修3-5第18章第二节原子的核式结构一、教学任务分析电子的发现、α粒子散射实验、原子的核式结构模型的提出，这些都是人类探求物质微观结构的认识过程的起点，其中涉及到的实验、逻辑推理方法也都是人类认识自然规律的典型的科学方法。
因此这些内容不仅是本章的核心内容，而且也为后面继续学习人类对微观世界认知过程打下重要的思维与方法的基础。
学习本节内容需要以库仑定律、带电粒子在电场磁场中的运动等电、磁场知识为基础。
从介绍汤姆孙的阴极射线实验入手，通过实验现象分析得到阴极射线是由电子组成的，揭示了原子是可分的。
介绍卢瑟福α粒子散射实验，通过分析实验结果，对汤姆孙建立的“葡萄干蛋糕模型”提出质疑，在此基础上介绍卢瑟福提出的核式结构模型，。
并运用该模型解释α粒子散射实验结果。
在介绍卢瑟福α粒子散射实验的实验设计思想时，使学生了解研究微观世界的一种重要有效的方法与手段是利用其他的高能粒子去碰撞原子，引起某些可能观察到的现象，从分析这些现象的过程中逐步探索认识原子的内部结构和规律。
从而使学生理解人类是如何在实验的基础上认识原子结构；怎样在实验与理论的相互推动下，使认识不断发展不断深入的。
在介绍卢瑟福核式结构模型时，可通过比较该模型、汤姆孙的原子模型与实验结论的相互印证关系，使学生感受到物理模型是一种高度抽象的理想客体和形态；物理学的研究通常需通过提出假设、建立物理模型、实验验证等几个过程；物理学的发展过程，可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。
这些认识都将提高学生的科学意识与科学品质。
二、教学目标1．知识与技能（1）知道卢瑟福α粒子散射实验。
（2）知道原子的核式结构模型。
（3）理解卢瑟福的原子核式结构学说对α粒子散射实验的解释。
2．过程与方法（1）通过分析卢瑟福α粒子散射实验的结果，感受物理学的研究方法——提出假设、建立物理模型、实验验证等方法。
（2）通过了解人类探索认识原子结构的历史，认识人类通过收集、处理和分析微观现象所发出的各种信息，来认识不能直接感知的微观世界的认知手段与方法。
选修3-5-2.1~2电子-原子的核式结构
第1节 电子 第2节 原子的核式结构模型
电子显微镜下的石墨原子
电子的发现者：J.J.汤姆孙
1906年获诺贝尔物理学奖 他的儿子及7位学生后来 均获诺贝尔奖
阅读教材20-21页，回答问题：
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1. 什么是阴极射线？ 2. 如何判断阴极射线带的是负电？ 3. 什么叫比荷？请计算电子的比荷。 4. 如何测定阴极射线的比荷？ 5. 为什么汤姆森认为电子是比原子更小的微粒？ 6. 谁第一次精确测定了电子的带电量？
电子电荷精确测量——密立根
美国物理学家 密立根
原子结构——枣糕模型
• 枣糕模型
α粒子散射实验
新西兰物理学家 卢瑟福
原子结构——核式结构模型
吾爱吾师，吾更爱真理！ • 核式结构模型
缺陷:与经典电磁理论矛盾
小结
• 一种粒子 阴极射线微粒：电子 带负电 质量只有氢原子的1/1800
• 二个模型
• 三个天才
ห้องสมุดไป่ตู้
J.J.汤姆孙 密立根
卢瑟福
2021年高中物理选修三第五章《原子核》(答案解析)(1)
一、选择题1．天然放射性元素在衰变过程中会辐射α射线、β射线和γ射线。
关于原子核衰变，下列说法中正确的是（ ） A ．β射线来源于原子的核外电子B ．γ射线可以用来探测金属部件内部的缺陷C ．放射性原子核衰变成新核，原子核的比结合能减小D ．1000个半衰期为2h 的某放射性同位素，经6h 还剩125个 2．下列说法正确的是（ ） A ．2382349290U Th X →+中X 为电子，核反应类型为β衰变B ．234112H+H He+Y →中Y 为中子，核反应类型为人工核转变C ．2351136909205438U+n Xe+Sr+K →，其中K 为10个中子，核反应类型为重核裂变 D ．14417728N+He O+Z →，其中Z 为氢核，核反应类型为轻核聚变3．14C 发生放射性衰变变为14N ，半衰期约为5700年。
已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少。
现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。
下列说法正确的是（ ）A ．该古木的年代距今约为5700年B ．12C 、13C 、14C 具有相同的中子数 C ．14C 衰变为14N 的过程中放出α射线D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变4．我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。
请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是（ ）A ．32411120H H He n +→+B ．235114192192056360U n Ba kr 3n +→++C ．238238094951Pu Am e -→+D ．274301132150Al He P n +→+5．下列说法正确的是A ．原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的B ．铀核（23892 U ）衰变为铅核（20882 Pb ）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 C ．一个氢原子从量子数n ＝3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子 D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的强度太小 6．下列说法正确的是A ．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应B ．铀元素的半衰期为T ，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化C ．比结合能越小，原子核结合得越牢固，原子核越稳定D ．轻核聚变后，比结合能减少，因此反应中释放能量7．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P ，放出一个正电子后变成原子核3014Si ，在图中近似反映正电子和Si 核轨迹的图是（ ）A ．B ．C ．D ．8．根据有关放射性方面的知识可知，下列说法正确的是（ ）A ．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个氡原子核B ．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子9．某原子核A 先进行一次β衰变变成原子核B ，再进行一次α衰变变成原子核C ，则（ ）A ．核C 的质子数比核A 的质子数少2B ．核A 的质量数减核C 的质量数等于3 C ．核A 的中子数减核C 的中子数等于3D ．核A 的中子数减核C 的中子数等于510．在核反应方程41417278He+N O+X中，X 表示的是A ．质子B ．中子C ．电子D ．α粒子11．下列叙述中正确的是A ．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量B ．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律C ．美国科学家密立根通过油滴实验，测定出电子的荷质比D ．卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子12．在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为A ．14014615C e B →+ B ．14410624C He B e →+ C ．14214615C H B →+D ．140146-17C e N →+13．一个静止的原子核a bX 经α衰变放出一个α粒子并生成一个新核，α粒子的动能为E 0．设衰变时产生的能量全部变成α粒子和新核的动能，则在此衰变过程中的质量亏损为（ ）A ．02E cB ．()024E a c -C ．()024a E c - D ．()024aE a c -14．在β衰变中放出的电子来自( ) A ．原子核外轨道上的电子 B ．原子核内所含的电子C ．原子核内中子变成质子时放出的电子D ．原子核内质子变成中子时放出的电子15．最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展。
选修3-5 第三章 第1讲
【典例透析1】如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子
在这些能级间跃迁时：
(1)有可能放出多少种能量的光子？
(2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？最长波长
1 En=Ekn+Epn= E2 ,随n增大而增大，随n的减小而减小，其中
E1=-13.6 eV。
n
(2)电子动能变化规律
①从公式上判断电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力,即
ke 2 e2 v2 ,所以 E kn ,随r增大而减小。 k 2 m 2rn r r
②从库仑力做功上判断，当轨道半径增大时，库仑引力做负功， 故电子动能减小。反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功， 故电子的动能增大。
n n 1 4 4 1 【解析】(1)N= 种=6种。
(2)氢原子由第4能级向第3能级跃迁时，能量差最小，辐射的 光子波长最长。 由hν=E4-E3得：h c =E4-E3
hc 所以最长波长λ= E 4 E3 6.63 1034 3 108 = ［ 0.85 1.51］ 1.6 1019
能级图中的横线
横线左端的数字“1，2，3„”
相 关 量
意义 表示氢原子的能量 表示相邻的能量差，量子数越 大相邻的能量差越小,距离越 小 表示原子由较高能级向较低能 级跃迁，原子跃迁的条件为 hν =Em-En
横线右端的数字“-13.6, -3.4„”
相邻横线间的距离
带箭头的竖线
2.对原子跃迁条件hν =Em-En的说明 (1)原子跃迁条件hν =Em-En只适用于光子和原子作用而使原子 在各定态之间跃迁的情况。
人教版初中高中物理选修三第五章《原子核》知识点(含答案解析)(1)
一、选择题1．以下说法正确的是（ ）A ．α粒子散射实验说明原子核内部是有结构的B ．β射线是由原子核外电子电离产生C ．氢弹利用了核聚变反应D ．查德威克发现了质子2．放射性同位素14C 在考古中有重要应用，只要测得该化石中14C 残存量，就可推算出化石的年代，为研究14C 的衰变规律，将一个原来静止的14C 原子核放在匀强磁场中，观察到它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相内切圆，圆的半径之比R ：r =7：1，如图所示，那么14C 的衰变方程式应是（ ）A ．14104642C Be+He → B ．14140651C Be+e → C ．14140671C N+e -→D ．14131651C B+H →3．下列说法中正确的是（ ） A ．钍的半衰期为24天。
1g 钍23490Th 经过 120 天后还剩0.2g 钍B ．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，延长入射光照射时间，光电子的最大初动能不会变化 C ．放射性同位素23490Th 经α、β衰变会生成22286Rn ，其中经过了2次α衰变和 3 次β衰变D ．大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子 4．下列说法正确的是A ．原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的B ．铀核（23892 U ）衰变为铅核（20882 Pb ）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 C ．一个氢原子从量子数n ＝3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子 D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的强度太小 5．质子和中子质量分别为m 1和m 2，当它们结合成氘核时，产生能量E ，并以γ射线的形式放出．已知普朗克常数为h ，真空中的光速为c ，则氘核的质量和γ射线的频率的表达式分别为（ ） A ．122(),E Em m c h -+ B ．122(),E Em m c h+- C ．122(),E h m m c E++ D ．122(),E E m m c h++ 6．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是141242H He X →+，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X 的质量分别为1m 、2m 、3m ，真空中的光速为c ．下列说法中正确的是A ．方程中的X 表示中子(10n) B ．方程中的X 表示电子(01-e)C ．这个核反应中质量亏损124m m m ∆=-D ．这个核反应中释放的核能2123(42)E m m m c ∆=--7．K -介子方程为0ππK --→+，其中K -介子和π-介子是带负电的基元电荷，0π介子不带电。
走进原子核-粤教版选修3-5教案
走进原子核-粤教版选修3-5教案一、教材分析本教案是针对粤教版选修3-5中的“走近原子核”这一章节进行设计的。
本章围绕原子核的组成、稳定性、放射现象以及核能等方面进行了详细的讲解。
因此，在教学过程中应该注重学生对核的认知和理解，同时加强实践操作的环节，让学生真正体验到核的神秘与复杂。
二、教学目标1.能够正确描述原子核的组成结构和质子、中子的特点；2.能够解释原子核紧密结合的原因及其稳定性；3.能够了解放射现象的基本特征和分类，以及放射性的应用；4.能够对比核聚变和核裂变的异同点，并且了解核能的基本原理；5.能够通过实验操作，观察核的实际变化过程，提高核理论知识运用能力。
三、教学内容1. 原子核的组成原子核是原子的中心部分，由质子和中子构成。
在这一部分教学中，需要强调质子和中子的特点及其在核内的分布情况，同时，指出原子核是电中性的，不能直接参与化学反应。
2. 原子核的稳定性核的稳定性与核内质子和中子的比例有关。
在这一环节中，需要让学生了解什么是核力，以及核力是如何维持质子和中子之间的相互作用，使得核能够维持稳定的状态。
3. 放射现象放射现象指的是放射性核素在衰变过程中所释放的辐射。
学生需要明确放射源和辐射源的概念，了解三种放射性（α、β、γ）的特征，同时也需要提高学生的安全意识，注意到放射性辐射的危害。
4. 核能学生需要了解核聚变与核裂变的异同点，并且学习核能的基本原理。
同时，通过实验操作，加深学生对这一领域的认知和理解。
四、教学方法1.讲授法：针对核理论知识的基本讲解，让学生理解原子的基本组成结构、核的稳定性以及放射现象的基础知识。
2.实验操作法：通过实验环节，让学生亲身体验核的变化过程，并且加深理解核的稳定性、放射性以及核能的内在原理。
3.案例分析法：结合实际应用，让学生了解放射性的应用领域，同时也提醒学生注意放射性辐射的危害性。
五、实施步骤1. 阶段一-导学环节讲授根据课程的教学内容和学生的需要，设计有针对性的导学环节，让学生对本课内容有一个初步的了解和认知。
2015届高三物理大一轮复习(选修3-5)：1-3 原子结构+原子核
把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖， 以防止射线泄漏
距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越 轻 尽量减少受辐射的时间 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用．铅的屏蔽 作用最好
防护
基础自测
1 ． [2013· 福建理综， 30(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 ________．(填选图下方的字母)
进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至
大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子 全部的 正电荷 和几乎全部 质量 都集中在核里，带负电 的电子在核外空间绕核旋转． 2．光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的 波长 (频率)
和强度分布的记录，即光谱．
(2)光谱分类 有些光谱是一条条的 亮线 ，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的 光带 ，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律 1 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式 λ ＝ 1 1 2－ 2 R ____________ „)， R 是里德伯常量， R＝1.10×107 n ，(n＝3,4,5， 2 m 1，n 为量子数．
(4)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．( 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)× )
原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半 衰期 放射性同位素 (考纲要求 Ⅰ )
1．原子核的组成：原子核是由 质子 和中子组成的，原子核 的电荷数等于核内的 质子数 ．
2．天然放射现象 (1)天然放射现象 元素 自发 地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天
物理选修3-5学案：课堂探究第十八章第二节 原子的核式结构模型含解析
课堂探究探究一α粒子散射实验和核式结构模型问题导引汤姆孙发现电子之后,人们立刻进行建立各种原子模型的尝试，你都知道有哪些典型的模型呢？提示：汤姆孙的“枣糕模型”、卢瑟福的核式结构模型、玻尔模型。
名师精讲1．α粒子散射实验与汤姆孙的原子模型的冲突分析（1）由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转.（2）使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分。
按照汤姆孙原子模型,正电荷在原子内是均匀分布的,α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回,这与α粒子散射实验相矛盾。
（3)实验现象表明原子中绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的。
2．原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别3．原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释(1）当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小。
因为原子核很小,所以绝大多数α粒子不发生偏转。
(2）只有当α粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大的库仑力作用,发生大角度偏转，而这种机会很少。
（3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少,如图所示.警示α粒子的质量是电子质量的七千多倍，α粒子与电子相碰类似于子弹与尘埃相碰，α粒子的运动方向也不会有明显的改变,更不可能使它反弹。
【例题1】如图所示为α粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,关于观察到的现象，下列说法不正确的是（)A ．相同时间内放在A 位置时观察到屏上的闪光次数最多B ．相同时间内放在B 位置时观察到屏上的闪光次数比放在A 位置时稍少些C ．放在C 、D 位置时屏上观察不到闪光D ．放在D 位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析:在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A 正确；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子被反弹回来，所以在B 位置只能观察到少数的闪光,在C 、D 两位置能观察到的闪光次数极少,故B 、C 错误，D 正确。
高中物理选修3-5 原子结构与原子核
，Z表示核电荷数.
(1)天然放射现象
元素 自发 地放出射线的现象，首先由 贝可勒尔 发现.天然放射现象的发现，说明原
子核具有 复杂 的结构.
答案
考点三 原子核及核反应
(2)三种射线
名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领
α射线 氦核
＋2e 4 u
最强
最弱
β射线 电子
－e
较强
较强
γ射线 光子 γ
解析答案
考点一 原子的核式结构
1234
2.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
.(填选图下方的
字母) 吸引
吸引
√
解析 α粒子受到原子核的斥力作用而发生散射， 离原子核越近的粒子，受到的斥力越大，散射角度越大，选项C正确．
答案
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考点四 核力与核能
【考点逐项排查】
1.核力：原子核 内部 ，核子间所特有的相互作用力. 2.核能 (1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝ Δmc2 . (2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm， 吸收的能量为ΔE＝ Δmc2 . 3.核能释放的两种途径的理解 (1)使较重的核分裂成中等大小的核；(2)较小的核结合成中等大小的核.核子的比结 合能都会增大，都可以释放能量.
答案
考点一 原子的核式结构
1 2 3 4 【题组阶梯突破】
1. (多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和 显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正 确的是( ABD ) A.放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B.放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A位置时稍少些 C.放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 D.放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 解析 根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进， 少数α粒子发生较大偏转.
选修3-5教学要求
选修3-5本模块属于选修模块，供选考物理的高中学生选修。
本模块划分为：碰撞与动量守恒、原子结构、原子核和波粒二象性这四个二级主题。
自然界中的碰撞到处可见，大至宇宙天体，小至我们身边的物体，乃至微观粒子，物体间的碰撞有怎样的规律呢？我们在本模块中探究之。
动量守恒定律是自然界几个基本的守恒定律之一，也是研究微观粒子所必需的知识，我们要在学习原子结构和原子核的内容之前学习它。
自20世纪初以来，与微观粒子相关的物理学研究取得了长足的进展，奠定了今天的高新技术的物理学基础。
我们在这个模块中将学习关于原子、原子核等微观粒子的初步知识，这是了解现代科学技术的基础，也是继续学习物理学及相关科学技术的基础。
历史上，对于电磁波、原子结构的认识，典型地展示了人类认识自然规律的科学方法；而对于微观粒子的波粒二象性的认识，则表现了人类直接经验的局限性。
在这个模块的学习中，要注意体会其中的科学方法，受到科学哲学思想的启迪，感受科学的和谐美。
(一)碰撞与动量守恒[内容标准]1．探究物体弹性碰撞的一些特点。
知道弹性碰撞和非弹性碰撞。
2．通过实验，理解动量和动量守恒定律，能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。
知道动量守恒定律的普遍意义。
3．通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。
[学习要求]1、动量理解动量的概念，知道动量是矢量。
会计算一维动量的变化。
2、动量守恒定律通过实验探究一维碰撞中的不变量。
理解动量守恒定律, 知道动量守恒定律的普遍意义，并通过动量守恒定律体会自然界的和谐与统一。
会用牛顿运动定律导出动量守恒定律。
能运用动量守恒定律解释有关现象并解决有关问题。
知道定律成立的条件。
3、碰撞了解不同类型的碰撞，知道弹性碰撞和非弹性碰撞的主要特征，并解释、解决一维碰撞的相关问题。
通过探究一维弹性碰撞问题，使学生体验科学探究的过程，掌握科学探究的方法。
4、反冲运动了解反冲运动。
会用动量守恒定律解决反冲运动问题。
[教学建议]1．在动量守恒定律的新课教学中，应注重定律的得出过程，避免应用定律解过难、过繁的习题。
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1．认识原子结构的线索 气体放电的研究―→阴极射线―→发现电子―→汤 姆孙的“枣糕”模型―α―粒―子―散―射―实――验→卢瑟福核 式结构模型―氢―原―子―光―谱―的―研―究→玻尔模型．
2．玻尔理论的基本内容
能级假设：氢原子 En＝En21，n 为量子数． 跃迁假设：hν＝E 末－E 初． 轨道量子化假设：氢原子 rn＝n2r1，(n 为量子数)．
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1．衰变规律及实质
衰变 类型 衰变 方程
α衰变 MZ X―→MZ－－24Y＋24He
β衰变 MZ X―→Z＋M1Y＋－01e
衰变 实质
衰变 规律
2个质子和2个中子结 合成一个整体射出
中子转化为 质子和电子
211H＋201n―→24He
10n―→11H＋－01e
电荷数守恒、质量数守恒
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粒子发生了大角
度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来， 如图1－3－1所示．
图1－3－1
②卢瑟福的原子核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核,叫原子核，原子的所有正电荷和
几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋
转．
③原子核的尺度:原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的
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③轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核 运动相对应．原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也 是不连续的． 3．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 ①能级图如图1－3－2所示
图1－3－2
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②能级图中相关量意义的说明
相关量
射线名称 比较项目
α射线
β射线
γ射线
贯穿本领
对空气的 电离作用 在空气中 的径迹 通过胶片
最弱 用一张薄 纸能挡住
较强
最
穿透几厘米 强穿透几厘
厚的铝板 米厚的铅板
很强
较弱
很弱
粗、短、直 感光
细、较长、 曲折
最长
感光
感光
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2. 原子核的衰变 (1)原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化称 为原子核的衰变． (2)分类 α 衰变：AZX→ZA－－24Y＋42He
第3章 原子结构 原子核
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氢原子的光谱 氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ(考纲要求)
1．原子的核式结构 (1)电子的发现:1897年,英国物理学家汤姆孙通过对阴极 射线的研究发现了电子． (2)原子的核式结构
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(2)原子的核式结构
①α粒子散射实验的结果
通过库仑力做功判断电势能的增减．
当轨道半径减小时,库仑力做正功，电势能减小;反
之，轨道半径增大时，电势能增加．
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4．记住一些结论 (1)一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时可能辐射 的光谱条数为 N＝nn2－1. (2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν＝Em －En)时，光子才被吸收． (3)入射光子能量大于电离能(hν＝E∞－En) 时，光子 一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子 的动能．
表示意义
能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态
横线左端的数字 “1,2,3…”
横线右端的数字 “－13.6，3.40…”
表示量子数 表示氢原子的能级
相邻横线间的距离
表示相邻的能级差，量子数越大相邻 的能级差越小
带箭头的竖线
表示原子由较高能级向较低能级跃迁， 原子跃迁的条件为hν＝Em－En
数量级约为10－10 m.
④原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电
荷数于核内的质子数．
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2．氢原子光谱 (1)氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1＝ λ
R212－n12
，(n＝3,4,5，…)，R
是里德伯常量，R＝1.10×107
射线名称 比较项目
α射线
β射线
组成 带电荷量
质量 符号 速度
高速氦核流 高速电子流
2e 4mp mp＝1．67
×10－27 kg He 0.1c
－e
mp 1 840
－01e 0.99c
γ射线
光子流(高 频电磁波)
0 静止质 量为零
γ c
垂直电磁场 偏转情况
偏转
偏转
不偏转
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3．氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化
(1)原子能量：En＝Ekn＋Epn＝En21，随 n 增大而增大，其 中 E1＝－13.6 eV. (2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心 力，即 ker22＝mvr2，所以 Ekn＝12kern2，随 r 增大而减小． (3)电势能
β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋0－1e
(3)半衰期:放射性元素的原子核有___半__数发生衰变所需的时 间．半衰期由___核__内__部__本__身的因素决定，跟原子所处的 _物__理__或__化__学__状__态__无关．
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3．放射性同位素及应用 (1)同位素 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，互称_同__位__素__. 有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．天然放射性同 位素不过四十多种，而人工制造的放射性同位素已达1 000 多种． (2)放射性同位素的应用 ①放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗 等． ②作示踪原子．
m－1，
n 为量子数． (2)玻尔理论 ①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量 状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射
能量．
②跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸
收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决 定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
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原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰 期、放射性同位素 Ⅰ(考纲要求)
1．天然放射现象、三种射线 (1)天然放射现象:放射性元素自发地发出射线的现象,首先 由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有 复杂的结构． (2)三种射线的比较
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