高二物理选修35原子核全章1.ppt
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1、第一节 原子核的组成,第四章 原子核,人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的?,人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的。,1896年,法国物理学家贝克勒尔发现,铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线,这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光,物质发射射线的性质称为放射性具有发射性的元素称为放射性元素元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象,一、天然放射现象,放射性不是少数几种元素才有的,研究发现,原子序数大于82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,在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
2、的性质以外,还有些什么性质呢? 这些射线带不带电呢?,二、射线到底是什么,氦原子核,高速 电子流,高能量 电磁波,1/10光速,接近光速,光速,弱,较强,很强,很容易,较弱,更小,阅读课文填写表格:,放射型物质发出的射线有三种:,三种射线,射线 射线 射线,射线,根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定,偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成,我们把它叫做射线,射线由带正电的粒子组成.科学家们研究发现每个粒子带的正电荷是电子电荷的2倍,粒子质量大约等于氦原子的质量.进一步研究表明粒子就是氦原子核. 由于粒子的质量较大,所以射线的穿透本领最小,我们用一张厚纸就能把它挡住.,射线,与射线偏转方向相反
3、的那束射线带负电荷,我们把它叫做射线.研究发现射线由带负电的粒子(粒子)组成.进一步研究表明粒子就是电子. 射线的穿透本领较强,很容易穿透黑纸,还能穿透几厘米厚的铝板.,射线,中间不发生偏转的那束射线叫做射线,研究表明,射线的实质是一种波长极短的电磁波,它不带电,是中性的. 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.,三、原子核的组成,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?,质子的发现,1919年,卢瑟福用粒子轰击氮核,得到了质子。经过研
4、究证明,质子带正电荷,其电量和一个电子的电量相同,它的质量等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表明,质子的性质和氢原子核的性质完全相同,所以质子就是氢原子核.,同样的方法,从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。-质子是原子核的组成部分。,原子核是否只是由质子组成呢?,?,卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子,这一猜想被他的学生查德威克用实验证实,并得到公认,中子的发现,1932年英国物理学家查德威克又发现了中子,通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同,但是不带电.是中性粒子.在对各种原子核进行的实验中,发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子.,原子核的表示:,X表示 元素符号,Z表示
5、质子数,A表示 质量数,如质子数相同,中子数不同,(质量数当然不同),则互为同位素。,原子核的组成,中子,质子,统称核子,U,He,H,1 1,4 2,235 92,X,A Z,(核)电荷数,质量数,1015m,元素符号,质子,中子,核子,质子数,核外电荷数,原子序数,质量数,核子数,中子+质子,同位素,1,2,原子核的组成,氢原子核(H)最简单,它就是一个质子,核外有一个电子绕着它转; 氦原子核(He)是由2个质子和2个中子组成的,核外有2个电子绕着它转; 锂原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成的,核外有3个电子分两层绕着它转; 铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成,核外有4个电子分
6、两层绕着它转; ,原子核的组成,各种原子核内质子的个数(核的电荷数)和核外电子的个数都相同,它也等于该种元素在元素周期表中的原子序数; 原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数,它等于该元素原子量的整数部分. 在某种核反应中,一个中子变成一个电子和一个质子.这就是原子核内没有电子,又会放出电子,产生射线的原因.,氘和氚是氢的同位素,关于氢、氘、氚的原子,下列说法哪个正确? (1)具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数; (2)具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数; (3)具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数; (4)具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数,第二节 核衰
7、变与核反应方程,天然放射性元素:能够自发地放出射线的元素。 原子序数大于83的所有元素,都具有放射性;原子序数小于83的元素,有的也具有放射性。,带正电,不带电,带负电,三种射线性质,原子核的组成,1919年,卢瑟福用粒子轰击氮核时,发现了质子。,质子的发现,第一次实现原子核的人工转变,不可见粒子,粒子,粒子轰击铍产生的不可见粒子是什么?,1定义:我们把一种元素经放射过程变成另一种元素的现象,称为原子核的衰变。,放射线是怎样产生的?,一、原子核的衰变,放出射线的衰变叫衰变 放出射线的衰变叫衰变 放出射线的衰变叫衰变,衰变伴随着衰变或衰变。,2衰变方程,衰变,衰变,衰变规律:,质量数和电荷数守恒
8、,二、核反应方程,卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子,查得威克粒子轰击铍核发现中子,核反应规律:,1质量数和电荷数守恒 2能量守恒,2个衰期,3个衰期,1个衰期,三、,例1下列核反应方程中正确的是 ( ),B,例2粒子轰击硼10生成氮13和X粒子;氮13具有放射性,放出Y粒子并生成碳13,则X粒子和Y粒子分别是 A质子和中子 B质子和电子 C中子和电子 D中子和正电子,写出核反应方程,例3( 2007上海卷) 衰变为 要经过m次衰变和n次衰变,则m,n分别为 (A)2,4 (B)4,2 (C)4,6 (D)16,6,B,例4下列说法正确的是 ( ) A. 射线与射线都是电磁波 B. 射线为原子的核外
9、电子电离后形成的电子流 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能 改变原子核衰变的半衰期 D.原子核经过衰变生成新核,则新核的质量总等于 原核的质量,C,课堂练习题,1.关于射线,射线,射线,下列说法正确的是: A射线是十分之一光速的氦核,不带电 射线是高速电子流,穿透能力最强 射线是衰变或衰变产生的新核辐射出来的 射线是波长极短的电磁波,电离作用最弱 2.铋210半衰期是5天,100克的铋210经过15天后,发生了衰变的有 A. 12.5克 B. 25克 C. 50克 D. 87.5克,3. 关于放射元素放出、 三种射线的说法中正确的是( ) A. 原子核每放出一个粒子,就减少两个质子和两个
10、中子。 B. 原子核每放出一个粒子,就增加一个质子,减少一个中子。 C. 原子核每放出一个粒子,就增加一个中子,减少一个质子。 D. 原子核在放出射线、射线的同时,常伴随着放出射线。,答案ABD,课堂练习题,4粒子轰击硼10生成氮13和X粒子;氮13具有放射性,放出Y粒子并生成碳13,则X粒子和Y粒子分别是 A质子和中子 B质子和电子 C中子和电子 D中子和正电子,5矿石中含有A,B两种放射性元素,已知A元素的半衰期为10天。B元素的半衰期为30天,经过60天后,两种放射性元素的质量恰好相等,则矿石中A,B两种元素原来的质量之比是 A 16:1 B 8:1 C 4:1 D 2:1,7某原子核的
11、衰变过程如下(符号表示放射一个粒子,表示放射一个粒子):A B C则可知 ( ) A. 核A的中子数减核C的中子数等于2 B . 核 A的质量数减核C的质量数等于5 C. 原子核为A的中性原子中的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1 D . 核C的质子数比核A的质子数少1,D,放射性同位素,同位素与放射性同位素,具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素 具有放射性的同位素叫做放射性同位素 天然放射性同位素只不过40几种,而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种,每种元素都有了放射性同位素放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用,正电子的发现,放射性同
12、位素的应用,利用它的射线,做为示踪原子,射线探伤、消除静电、食物保鲜、 培育新品种、消毒灭菌、放射疗法,检查输油管道漏油、作物施肥、 药物剂量、生物科学(牛胰岛素),核力与结合能,核力及其性质,核力存在于质子之间、中子之间及中子与质子之间,即核子之间。 核力是只在2.01015米距离内起作用的短程强相互作用力。由于核子的大小约为0.81015米,故只有相邻的核子之间才有核力作用。 核力的本质仍在研究中。,原子核示意图,重核和轻核,排在元素周期表比较靠后的元素对应的原子核叫重核;排在比较靠前的叫轻核。 排在83号铋之后的原子核都不稳定,它们自动分解或衰变成更轻的原子核;排在92号元素铀之后的原子
13、核十分不稳定,无法在自然状态下存在。,结合能,用高能量的光子照射氘核,可以使它分解为质子和中子,这时的核反应方程为,当光子的能量小于2.22MeV时,这个核反应并不发生,只有当光子的能量大于或等于2.22MeV时,这个核反应才会发生;反过来,一个质子和一个中子结合成氘核,要放出2.22MeV的能量,这个能量以光子的形式释放出去。,结合能,可见,当核子结合成原子核时要放出一定能量;原子核分解成核子时,要吸收同样的能量这个能量叫做原子核的结合能,平均结合能,原子核的结合能与核子数之比称为该原子核的平均结合能。 平均结合能越大,核越稳定。,核子平均质量,核子的平均质量与原子序数之间的关系,打开了核能
14、应用之门,爱因斯坦质能方程: E=mc2 E=mc2,?,质量亏损:,1原子质量单位u相当于_Mev的能量。即,中子的质量 =1.008 665 u 质子的质量 =1.007 276 u 中子和质子的质量和 =2.015 941 u 氘核的质量 =2.013 553 u 质量差 =0.002 388 u 在上面的计算里,u表示原子质量单位, 1u=1.66056610-27kg,例如:,有关问题的理解和注意事项,第一.核反应过程中: 核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以光子形式释放核能; 原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.,第二.核
15、反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.,第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.,第四.公式E=mc2 的单位问题,国际单位: m用“kg” C用“m/s” E用“J”,常用单位: m用“u(原子质量单位)” 1u=1.66056610-27kg E用“uc2” 1uc2=931.5MeV (表示1u 的质量变化相当于931.5Me V的能量改变),第五.核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级.,例:,指出下列核反应中的错误并更正:,课堂练习
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