1 原子核的组成
高中物理 第十九章 原子核 第1节 原子核的组成讲义(含解析)新人教版选修3-5-新人教版高二选修3
第1节原子核的组成1.物质发射射线的性质称为放射性。
放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象。
2．α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流。
3．原子核由质子和中子组成。
1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子，1932年查德威克证实了中子的存在。
4．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人们研究原子核结构的序幕。
一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性。
2．物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。
3．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。
4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。
二、三种射线1．α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的110，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。
2．β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。
3．γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。
三、原子核的组成1．质子的发现卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。
2．中子的发现(1)卢瑟福预言：原子核内可能还存在另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫做中子。
(2)查德威克用α粒子轰击铍(49Be)原子核获得了中子。
3．原子核的组成原子核由质子、中子组成，它们统称为核子。
4．原子核的电荷数(Z)等于原子核的质子数，等于原子序数。
5．原子核的质量数(A)等于质子数与中子数的总和。
6．原子核的符号表示A X，其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数。
原子的基本结构
原子的基本结构原子是构成物质的最基本单位，是化学反应和物质性质变化的基础。
本文将介绍原子的基本结构，主要涉及原子的组成和组织，以及科学家对原子结构的发现和研究。
一、原子组成原子由三种基本粒子组成：质子、中子和电子。
质子带正电荷，中子没有电荷，电子带负电荷。
在原子内部，质子和中子集中在原子核中，外部电子绕核旋转。
1. 原子核原子核是原子的中心部分，由质子和中子组成。
质子具有正电荷，并决定了原子的原子序数，中子没有电荷。
质子和中子的集合在原子核中形成了稳定的结构。
2. 电子壳层原子核外部的电子围绕核心在特定轨道上运动，形成电子壳层。
电子壳层的数量与原子的能级相关，决定了原子的化学性质。
第一电子壳层最多容纳2个电子，第二电子壳层最多容纳8个电子，第三电子壳层最多容纳18个电子。
二、原子的发现与研究1. 原子学说的提出古代的希腊哲学家认为物质是由最基本的单元构成的，但对于这个最基本的单元，他们没有确切的观点。
直到19世纪初，英国科学家道尔顿提出了原子学说，认为所有物质都是由不可分割的原子组成的。
2. 原子结构的实验证据为了验证原子学说，科学家进行了一系列的实验。
其中，汤姆逊的阴极射线实验和卢瑟福的金箔散射实验对原子结构的认识有着重大贡献。
汤姆逊通过研究阴极射线的偏转现象，发现存在带负电的粒子，即电子。
他提出了“杏仁布丁模型”，认为正电荷和负电荷均匀分布在整个原子中。
卢瑟福的金箔散射实验进一步揭示了原子内部的结构。
他发现，大部分的正电荷集中在一个非常小且带正电的核心中，并且核周围的电子密度很低。
这证明了原子中有一个小而密集的原子核。
3. 波尔的量子理论根据实验证据，丹麦科学家波尔提出了量子理论，进一步解释了原子结构。
他认为电子只能在特定的能级轨道上运动，并在这些轨道上具有固定的能量。
当电子从一高能级跃迁到另一低能级时，会释放出或吸收特定能量的光子。
三、小结原子的基本结构由质子、中子和电子组成。
质子和中子集中在原子核中，而电子围绕核心在不同的壳层上运动。
2023届高考人教版物理一轮复习课件：近代物理-原子核及核反应
故B正确;高温能使原子核克服库仑斥力而聚变,故C错误;轻核聚变平均每
个核子放出的能量比重核裂变平均每个核子放出的能量大3~4倍,故对相
同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变产能多,D正确。
6.(多选)(2020全国Ⅰ卷)下列核反应方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的
置。2018年11月,该装置实现了1×108 ℃等离子体运行等多项重大突破,为
未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变,下列说法正确的是
(
)
A.聚变又叫热核反应
B.太阳就是一个巨大的热核反应堆
C.高温能使原子核克服核力而聚变
D.对相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变产能多
答案 ABD
解析 核聚变也叫热核反应,故A正确;太阳主要成分是氢,中心温度高达
1
B.235
U+
n→
Ba+
Kr+3
0
0n
92
56
36
234
4
C.238
U→
Th+
2 He
92
90
30
27
D.42 He+13
A1→15
P+10 n
答案 A
解析 核聚变指两个较轻的核结合成质量较大的核,所以选项A正确。
2.232
90 Th
(
208
232
经过一系列的 α 衰变和 β 衰变后变成 82 Pb,则 82 Pb 比 90 Th 少
3.X元素的原子核的符号为 X ,其中A表示 质量数
,Z表示核电荷数。
二、天然放射现象
原子核物理的基本原理和实验方法
原子核物理的基本原理和实验方法导言原子核物理是研究物质组成中的原子核及其相互作用的一门学科。
它是现代物理学的重要分支之一，对于我们理解物质结构的基本性质具有重要的作用。
本文将通过介绍原子核物理的基本原理和实验方法，为读者深入理解这一领域提供参考。
第一部分：原子核结构的基本原理原子核是原子基本组成部分之一，由质子和中子组成。
它是原子的一个极小且非常致密的核心，占据整个原子体积的极小部分，其中质子带正电荷，中子不带电荷，两者的质量几乎相等。
原子核中的质子和中子是由夸克组成的。
夸克是基本粒子的一种，是构成一切有质量的物体的最基本的组成单元。
通过核反应的研究，科学家们发现，在原子核中会发生强相互作用和弱相互作用。
强相互作用是维持原子核的稳定的关键。
而弱相互作用则引发了许多奇异现象，如放射性变化、贝塔衰变等，它们对人们的日常生活和工作产生了诸多影响。
第二部分：原子核实验的基本方法原子核物理的研究需要进行实验验证。
以下是几种常用的原子核实验方法。
1. 散射实验散射实验是一种通过探测被轰击物质后散出来的粒子来研究原子核结构和相互作用的方法。
在这种实验中，科学家会将入射粒子轰击到目标核上，然后测量散射粒子和反应产物的产生率和运动状态。
通过这些测量，科学家可以了解原子核的一些性质，如质量、形状和能级等。
2. 能谱实验能谱实验是一种通过测量射线辐射的能量来研究原子核结构和相互作用的方法。
在这种实验中，科学家会将辐射射线照射到目标核上，然后测量射线的能谱分布。
通过这些测量，科学家可以了解辐射射线的强度和能量分布，从而得到有关原子核的信息。
3. 放射性测量放射性测量是一种通过测量放射性物质衰变过程中散发出的辐射来研究原子核结构和相互作用的方法。
在这种实验中，科学家会使用计数器或探测器等仪器来测量辐射的能量和强度。
通过这些测量，他们可以了解放射性物质的衰变特性和有关原子核结构的信息。
结论原子核物理是一门重要的学科，对于我们理解物质结构和相互作用的基本原理具有重要的作用。
原子的结构原子弹的基石
原子的结构原子弹的基石
原子弹作为一种大规模毁灭性武器，曾经发挥过无与伦比的威力，它的出现改变了人类历史的进程，也推动了社会的发展。
原子弹的基础是原子的结构，因此，要了解原子弹，就必须从原子结构说起。
原子是构成物质的基本单位，它由核和电子组成。
原子核是由一系列的质子和中子构成的，质子和中子比例为1：
1。
质子是正电荷，中子是中性，他们之间构成强大的核力，把核内的质子和中子紧紧地聚在一起，形成一个原子核。
原子核外围环绕着电子，电子质量轻，电子受到原子核的引力而紧紧地围绕在原子核周围，形成电子云。
原子核中的质子和中子均具有自旋，这就是原子的结构，称为原子结构。
原子核的质量极大，由于核内的质子和中子受到强烈的核力而相互紧紧联结，所以核内的能量也非常大。
当原子核中的质子和中子放射出一定量的能量时，原子核就会发生裂变，产生大量的能量。
原子弹就是利用这种原子结构导致的裂变产生的能量，把原子核裂变反应发生在一个小空间内，形成一个非常强大的能量。
当原子弹爆炸时，原子核裂变反应的能量会被释放出来，形成一次性的大规模毁灭性武器，具有巨大的威力。
原子弹的基础是原子的结构，它的出现改变了人类历史，也推动了社会的发展。
原子结构是原子核中质子和中子的紧密结合，原子核由于受到强烈的核力而聚集在一起，当原子核放射出一定量的能量时，原子核会发生裂变，产生大量的能量，这就是原子弹的基础。
帮助学生理解原子与核的结构与性质
帮助学生理解原子与核的结构与性质原子与核的结构与性质原子与核是物质世界的基本组成部分，它们的结构与性质对于学生理解化学、物理等科学知识至关重要。
本文将从原子与核的结构、原子的性质、核的性质等方面进行探讨，以帮助学生深入理解这一重要概念。
一、原子的结构原子是物质的基本单位，由原子核和电子壳层构成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成。
质子带有正电荷，中子不带电荷。
电子壳层围绕原子核运动，电子带有负电荷，平衡了原子核的正电荷。
在原子结构中，质子和中子集中在原子核中，而电子则围绕核运动。
原子核带有正电荷，而整体原子带有零净电荷。
二、原子的性质原子的性质包括原子半径、原子质量、原子的化学性质等。
1. 原子半径: 原子半径指的是原子核与最外层电子轨道的距离。
原子半径主要由原子核的质子数以及电子的排布方式决定。
原子半径随着电子层次增加而增加，同一周期内，原子半径由左至右逐渐减小。
2. 原子质量: 原子质量由原子核中质子数和中子数之和决定。
质子和中子的相对质量均为1，而电子的质量可忽略不计。
原子质量主要用来标识不同元素。
3. 原子的化学性质: 原子的化学性质取决于原子核中的质子和不同电子层次之间的电子结构。
电子层次的不同排布方式决定了元素的化学性质，例如反应活性和元素化合价等。
三、核的结构与性质核是原子的重要组成部分，它决定了原子的质量、核能等重要性质。
1. 核子: 核子是原子核中的基本组成单位，包括质子和中子。
核子质量相对较大，质子带有正电荷，中子不带电。
质子数目决定了元素的种类，即不同元素的原子核中质子数不同。
2. 质子数与核能: 核能是核结构的重要性质，与核中的质子数密切相关。
在同位素中，质子数增加，核能增大。
3. 同位素与同位素变化: 同位素指的是原子核中质子数相同、中子数不同的核种。
同位素变化包括α衰变、β衰变和γ射线等，这些变化反映了原子核的不稳定性。
四、原子核与放射性放射性是原子核的一种特殊性质，放射性元素的核能不稳定，会自发地发生核衰变过程，放出辐射。
原子核结构在物理学领域中的重要性说明
原子核结构在物理学领域中的重要性说明引言：原子核结构是物理学研究的重要领域之一，它向我们揭示了我们所处的宇宙的基本构成。
了解原子核结构不仅帮助我们理解物质的本质，还有助于揭开更深层次的宇宙奥秘。
在这篇文章中，我们将探讨原子核结构在物理学领域中的重要性，并探讨它对我们理解宇宙和开展技术应用的意义。
一、原子核结构的基本概念原子核是原子的中心部分，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子几乎没有电荷。
原子核的直径约为10^-14米，相较于电子的尺寸，原子核非常小但却拥有巨大的质量。
通过对原子核结构的研究，我们可以了解到原子的结构、原子核中粒子的性质以及它们之间的相互作用。
二、推动基础物理研究的发展1. 强相互作用的理解：原子核结构的研究揭示了质子和中子之间的强相互作用。
强相互作用是构成物质的粒子之间的最基本相互作用之一，对于理解核反应、核能释放等过程至关重要。
通过深入地研究原子核结构，物理学家已经能够推导出了强相互作用的数学模型，如核力的量子色动力学模型，这极大地推动了基础物理研究的发展。
2. 核衰变和放射性：了解原子核结构对于研究核衰变过程和放射性有着重要意义。
通过对原子核结构的研究，我们知道，放射性衰变是由于原子核中某些核子的不稳定而导致的。
这个发现不仅帮助我们对放射性物质进行控制和利用，还有助于研究核反应堆、放射治疗和核能的开发利用。
3. 原子核模型的建立：对原子核结构的研究重要推动了原子核模型的建立。
经过多次实验观察，物理学家发现，原子核中的质子和中子并不是均匀分布的，而是呈现出特定的排列。
这一发现促进了原子核的壳模型的建立，为我们理解原子核的性质和行为提供了重要框架。
同时，壳模型的建立也帮助我们理解了元素周期表和化学反应等现象。
三、原子核结构在技术应用中的重要性1. 核能：了解原子核结构有助于我们开发和利用核能。
核能是几乎无尽的清洁能源之一，通过掌握原子核结构，我们能够更好地设计并利用核反应堆，实现能源的高效利用。
原子核的组成
③γ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：贯穿本领更强，能穿透几厘米厚的铅板，但电离作 用更弱． 注：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，
栏 目 链 接
变 式 迁 移
解析：解答本题要把握以下思路：(1)从穿透能力判
断三种射线的种类；(2)三种射线的性质从穿透能力上看：
③能穿透铝板进入铅版，③必然是射线，γ射线是原子核 内发出的高频光子，属于电磁波，电离作用弱，故D正确， C错误；②能穿透纸板进入铝板，②必然是β射线，是原 子核内发射出的电子流，A错误；纸板能够挡住①，则①
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数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子
核的电荷量．本题容易把核电荷数误认为是原子核的电 荷量而造成错解．
变 式 迁 移
2．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
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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
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磁场作用下，射线分为三束，表明这些射线中有的带电
( 正电和负电 ) ，有的不带电，如图所示，由三种粒子组 成． 从感光位置知道，带正电的射线偏转较小，这种射 线叫α射线；带负电的射线偏转较大，这种射线叫β射线； 不偏转的射线叫γ射线．
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• 卢瑟福预言中子的存在 • 查德威克发现中子
–α粒子轰击铍 • 质子与中子统称为核子
11/9/2019
4 2
He
174N
_______11H
元素的人工转变
• α粒子轰击氮
• α粒子轰击铍
11/9/2019
4 2
He
174N
_______11H
作业
• 书后练习题
三种射线的性质对比
电性 比荷 本质
α射线
正电
电荷量是电子2倍，质量 是氢原子4倍
氦原子核
β射线 负电 与电子比荷相同 电子
γ射线 中性 —— 光子
速度
1/10光速
99％光速
电离能力
穿透能力
11/9/2019
很强
较弱
很弱，空气中只能前进几 较强，能穿透几毫 厘米，一张纸就可以挡住 米的铝板
光速
很弱
很强，能穿透几厘米铅 板或几十厘米混凝土
思考
• 实验发现： – 如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以 单质存在，还是以化合物形式存在，都具有放 射性 – 放射性的强度不受温度、外界压强的影响
• 物质的放射性是物质的分子、原子、原子核和核 外电子中哪个部分的性质呢？为什么？
11/9/2019
原子核内部是有结构的！
11/9/2019
原子核的组成
第十九章 原子核 第一节
原子核的组成
11/9/2019
授课教师： 第十三中学 李春烽
天然放射现象
• 1896年，贝克勒尔发现铀元素的天然放射 现象
• 同期，居里夫妇发现了两种新的放射性元 素——钋Po和镭Ra
• 物质能够发射射线的性质叫做放射性 • 具有放射性的物质成为放射性元素
11/9/2019
11/9/2019
XA
Z
•X
– 元素符号
•Z
– 电荷是质子电荷的多少倍 – 原子序数 – 核电荷数
•A
– 质量是质子质量的多少倍（不确切） – 质量数
试写出α粒子、氮原子核、氧原子核、碳原子核的符号
11/9/2019