高考物理一轮复习 专题13.4 原子结构 原子核教学案-人教版高三全册物理教学案
高中物理原子核结构教案
高中物理原子核结构教案教学内容：原子核结构教学目标：1. 了解原子核的基本组成和结构2. 掌握原子核的重要性和稳定性3. 理解原子核的衰变现象和放射性教学重点：1. 原子核的组成和结构2. 原子核的稳定性和放射性教学难点：1. 掌握原子核的不同性质和特点2. 理解原子核的衰变过程和放射现象教学方法：讲授结合实验，激发学生兴趣，培养学生的实验能力和观察能力教学过程：一、导入通过介绍一些实际应用，如核能发电、核医学、核武器等，引出原子核结构的重要性和应用价值。
二、讲解原子核的基本组成和结构1. 原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。
2. 质子数和中子数决定了原子核的元素和同位素。
三、讲解原子核的稳定性和放射性1. 原子核的稳定性取决于质子数和中子数的比例。
2. 放射性是原子核不稳定时放出的辐射。
四、实验演示进行一些简单的实验，例如测量不同元素的原子核的质子数和中子数，观察不同元素的放射性变化等。
五、讨论原子核的衰变过程和放射现象1. 介绍原子核的衰变方式，包括α衰变、β衰变和γ衰变。
2. 根据不同的放射性现象，着重讨论放射性的应用。
六、总结通过回顾原子核的组成和结构，稳定性和放射性，以及实验演示和讨论，对原子核结构有一个整体的认识和理解。
七、作业布置相关作业，包括课堂练习和实验报告等，巩固学生所学内容。
8. 拓展引导学生进一步了解原子核的研究进展和应用领域，激发学生的科学兴趣和探索精神。
教学评价：1. 学生听课态度和参与情况2. 学生对知识点的理解程度和应用能力3. 学生实验操作和观察能力教学反思：根据教学评价和学生反馈，及时调整教学方法和内容，促进学生的学习效果和能力提升。
高三物理一轮复习导学案：第十三章 第4课时 原子结构与原子核
第4课时原子结构与原子核【考纲解读】1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．【知识要点】考点一原子结构与α粒子散射实验1．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α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图1所示．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，原子的所有正电荷和几乎都集中在原子核里，带负电的在核外绕核旋转．考点二玻尔理论的理解与计算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＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)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．4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.考点三 原子核的衰变 1．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：A Z X →A －4Z －2Y ＋42He β衰变：A Z X → A Z ＋1Y ＋ 0－1e2．三种射线的成分和性质3.(1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t τ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．考点四 核反应类型及核反应方程注意：(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒． 考点五 核力与核能的计算 1．应用质能方程解题的流程图书写核反应方程→计算质量亏损Δm →利用ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能(1)根据ΔE ＝Δmc 2计算，计算时Δm 的单位是“kg ”，c 的单位是“m/s ”，ΔE 的单位是“J ”． (2)根据ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，所以计算时Δm 的单位是“u ”，ΔE 的单位是“MeV ”．2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算． 【典型例题】例1.卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验，获得了重要发现：关于α粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是( ) A ．证明了质子的存在B ．证明了原子核是由质子和中子组成的C ．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D ．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动例2.氢原子处于基态时，原子能量E 1＝－13.6 eV ，已知电子电量为e ，电子质量为m ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1，已知氢原子各定态能量与基态能量之间关系为E n ＝E 1n 2，式中n ＝2、3、4、5……(1)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，处于基态的氢原子核外电子运动的等效电流多大？(用K ，e ，r 1，m 表示)(2)若氢原子处于n ＝2的定态，求该氢原子的电离能．例3.(1)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成20882Pb(铅)．以下说法中正确的是( )A ．铅核比钍核少8个质子B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变(2)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3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________．例4．铀核裂变有多种形式，其中一种的核反应方程是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n.()(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量．(235 92U、14156Ba、9236Kr、10n的质量分别为235.043 9 u、140.913 9u、91.897 3 u、1.008 7 u、1 u相当于931 MeV)(2)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为2.94×107 J/kg)【拓展训练】1．[α粒子散射现象分析]在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是()A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子内是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中2．[能级跃迁的理解]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、ν3的3条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则()A．ν0＜ν1B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν33．[对原子核衰变的理解]2014年5月10日南京发生放射铱－192丢失事件，铱－192化学符号是Ir，原子序数是77，半衰期为74天，铱－192通过β衰变放出γ射线，γ射线可以穿透10～100 mm厚钢板．设衰变产生的新核用X表示，写出铱－192的衰变方程________；若现有1 g铱－192经过148天有________g铱－192发生衰变．4.[核反应方程的书写]原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H→k42He ＋d11H＋210n＋43.15 MeV由平衡条件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝35.[核能的计算]已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为()A．[2(m p＋m n)－M He]×931.5 MeVB．[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeVC．[2(m p＋m n＋m e)－M He]·c2 JD．[2(m p＋m n)－M He]·c2 J6．(2014·新课标Ⅰ·35(1))关于天然放射性，下列说法正确的是________．A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强。
高中物理原子的结构教案
高中物理原子的结构教案
教学目标：
1. 了解原子的基本结构和组成部分；
2. 掌握原子中质子、中子和电子的数量和相互关系；
3. 探索原子的能级和电子分布规律。
教学重点：
1. 原子的基本组成部分；
2. 质子、中子和电子的数量和电子分布规律。
教学难点：
1. 原子的转化和电子的能级和轨道；
2. 电子在原子中的分布规律。
教学准备：
1. 实验仪器：示波器、X射线仪；
2. 实验材料：钨丝、钠灯等。
教学过程：
一、导入（5分钟）
教师通过引入实验，引发学生对原子结构的兴趣，带领学生进入本节课内容。
二、概念讲解（15分钟）
1. 原子的组成部分：质子、中子、电子；
2. 质子、中子的作用和数量；
3. 电子的能级和轨道结构。
三、实验操作（20分钟）
学生根据老师的指导，使用X射线仪等实验仪器，观察原子内部结构的特点，了解质子、中子和电子的性质。
四、小组讨论（10分钟）
学生分组讨论原子内部结构的规律和特点，探讨电子的分布规律和轨道结构。
五、解析总结（10分钟）
教师总结本节课的重点内容，澄清学生对原子结构的认识，帮助学生掌握关键知识点。
六、作业布置（5分钟）
布置相关作业，让学生巩固课堂所学知识，提前预习下节课内容。
教学反思：
通过本节课的教学活动，学生对原子的基本结构和组成有了初步的了解，能够区分质子、中子、电子在原子中的作用和数量关系。
但在电子的能级和轨道结构理解上，部分学生仍有困难，需要在后续教学中加强相关知识点的讲解和实验操作。
2024届高考一轮复习物理教案(新教材鲁科版)：原子结构 原子核
第2讲原子结构原子核目标要求 1.知道原子的核式结构，了解氢原子光谱，掌握玻尔理论及能级跃迁规律.2.了解原子核的组成及核力的性质，了解半衰期及其统计意义.3.认识原子核的结合能，了解核裂变及核聚变，能根据质量数、电荷数守恒写出核反应方程．考点一原子结构和氢原子光谱1．原子结构(1)电子的发现：英国物理学家J·J·汤姆孙发现了电子．(2)α粒子散射实验：1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子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．氢原子光谱(1)光谱：用棱镜或光栅可以把光按波长(频率)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：①线状谱是一条条的亮线．②连续谱是连在一起的光带．(3)氢原子光谱的实验规律：①巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R∞⎝⎛⎭⎫122－1n2(n＝3,4,5，…)，R∞是里德伯常量，R∞＝1.10×107 m－1，n为量子数，此公式称为巴耳末公式．②氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式．1．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转是由于它跟金原子中的电子发生了碰撞．(×)2．原子中绝大部分是空的，原子核很小．(√)3．核式结构模型是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的．(√)4．发射光谱可能是连续谱，也可能是线状谱．(√)例1关于α粒子散射实验，下述说法中正确的是()A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的排斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实验事实肯定了汤姆孙的原子结构模型D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量答案 A解析在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°，所以A正确；使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核，当α粒子接近核时，核的排斥力使α粒子发生明显偏转，电子对α粒子的影响忽略不计，所以B错误；实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实验事实否定了汤姆孙的原子结构模型，所以C错误；实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及绝大部分质量，所以D错误．考点二玻尔理论能级跃迁1．玻尔理论(1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射．(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E n)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为E m，m<n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E n－E m.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道量子化假设：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．2．能级跃迁(1)能级和半径公式：①能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②半径公式：r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态轨道半径，其数值为r 1＝0.53×10－10m.(2)氢原子的能级图，如图所示1．处于基态的氢原子可以吸收能量为11 eV 的光子而跃迁到高能级．( × ) 2．氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν＝E n －E m (m <n )．( √ ) 3．氢原子各能级的能量指电子绕核运动的动能．( × ) 4．玻尔理论能解释所有元素的原子光谱．( × )1．两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子． 光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h.(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE .(注意：当入射光子能量大于该能级的电离能时，原子对光子吸收不再具有选择性，而是吸收以后发生电离) ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE . 2．光谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n －1. (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N ＝C 2n＝n (n －1)2. 3．电离(1)电离态：n ＝∞，E ＝0.(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量． 例如：氢原子从基态→电离态： E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV(3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能．例2(2022·重庆卷·6)如图为氢原子的能级示意图．已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76 eV，紫光光子的能量范围为2.76～3.10 eV.若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为()A．10.20 eV B．12.09 eVC．12.75 eV D．13.06 eV答案 C解析由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光，即从n＝4跃迁到n＝2辐射蓝光，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量为ΔE＝E4－E1＝12.75 eV，故选C.例3(2022·浙江6月选考·7)如图为氢原子的能级图．大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠．下列说法正确的是()A．逸出光电子的最大初动能为10.80 eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光电子动量最大C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D．用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态答案 B解析从n＝3跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，根据E k＝E－W0，可得此时最大初动能为E k＝9.8 eV，故A错误；从n＝3跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，根据p＝hλ＝hνc，E＝hν，可知动量也最大，故B正确；大量氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态能放出C23＝3种频率的光子，其中从n＝3跃迁到n＝2放出的光子能量为ΔE1＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV<2.29 eV，不能使金属钠发生光电效应，其他两种均可以，故C错误；由于从n＝3跃迁到n＝4需要吸收的光子能量为ΔE2＝1.51 eV－0.85 eV＝0.66 eV，所以用0.85 eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，故D错误．考点三原子核的衰变及半衰期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．3．三种射线的比较名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领α射线氦核42He＋2e 4 u最强最弱β射线电子0－1e－e11 837u较强较强γ射线光子γ00最弱最强4.原子核的衰变(1)衰变：原子核自发地放出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)α衰变、β衰变衰变类型α衰变β衰变衰变方程M Z X→M－4Z－2Y＋42He M Z X→MZ＋1Y＋0－1e衰变实质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＋210n→42He10n→11H＋0－1e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒(3)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．5．半衰期(1)公式：N余＝N原1()2tT，m余＝m原1()2tT.(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)和化学状态(如单质、化合物)无关(选填“有关”或“无关”)．6．放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(2)应用：放射治疗、培优、保鲜、做示踪原子等．(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害．1．三种射线按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线．(√)2．β衰变中的电子来源于原子核外电子．(×)3．发生β衰变时，新核的电荷数不变．(×)4．如果现在有100个某放射性元素的原子核，那么经过一个半衰期后还剩50个．(×) 例4(2021·福建卷·9)核污水中常含有氚(31H)等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全．氚β衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为31H→A Z He＋0－1e＋νe，其中νe是质量可忽略不计的中性粒子，Z＝________，A＝________.若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩________m(用分数表示)．答案231 16解析根据质量数守恒和电荷数守恒，可知Z＝1－(－1)＝2，A＝3.由tT ＝5012.5＝4，可知50年为4个半衰期．若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，经过50年，排入海中的氚剩余质量为m′＝m(12)4＝116m.例5(多选)有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，一个原来静止在A 处的原子核发生衰变放射出两个粒子，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是()A．原子核发生α衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量比B．衰变形成的两个粒子带同种电荷C．衰变过程中原子核遵循动量守恒定律D．衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2＝r1∶r2答案BC解析衰变后两个新核速度方向相反，受力方向也相反，根据左手定则可判断出两个粒子带同种电荷，所以衰变是α衰变，衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力，有Bq v＝m v2r，可得r＝m vqB，衰变过程遵循动量守恒定律，即m v相同，所以电荷量与半径成反比，有q1∶q2＝r2∶r1，但无法求出质量比，故A、D错误，B、C正确．考点四核反应及核能的计算1．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→17 8O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→12 6C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子3015P→3014Si＋0＋1e重核裂变容易控制23592U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n23592U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变现阶段很难控制21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV2.核反应方程式的书写(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒．(3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．3．核力和核能(1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．(2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能．(3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．(4)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.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＝Δmc2.1．核力就是库仑力．(×)2．原子核的结合能越大，原子核越稳定．(×)3．核反应中，出现质量亏损，一定有核能产生．(√)核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．例6下列说法正确的是()A.238 92U→234 90Th＋X中X为中子，核反应类型为β衰变B.21H＋31H→42He＋Y中Y为中子，核反应类型为人工转变C.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋K中K为10个中子，核反应类型为重核裂变D.14 7N＋42He→17 8O＋Z中Z为氢核，核反应类型为轻核聚变答案 C解析根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，A选项反应中的X质量数为4，电荷数为2，为α粒子，核反应类型为α衰变，选项A错误；B选项反应中的Y质量数为1，电荷数为0，为中子，核反应类型为轻核聚变，选项B错误；C选项反应中的K质量数总数为10，电荷数为0，则K为10个中子，核反应类型为重核裂变，选项C正确；D选项反应中的Z质量数为1，电荷数为1，为质子，核反应类型为人工转变，选项D错误．例7(2022·湖北卷·1)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核74Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即74Be＋0－1e→X＋00νe.根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在．下列说法正确的是()A．原子核X是73LiB．核反应前后的总质子数不变C．核反应前后总质量数不同D．中微子νe的电荷量与电子的相同答案 A解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为7，电荷数为3，即原子核X是73Li，A正确，C错误；由选项A可知，原子核X是73Li，则核反应方程为74Be＋0－1e→73Li＋00νe，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误．例8(2019·全国卷Ⅱ·15)太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为411H→42He＋201e＋2ν，已知11H和42He的质量分别为m p＝1.007 8 u和mα＝4.002 6 u,1 u ＝931 MeV/c2，c为光速．在4个11H转变成1个42He的过程中，释放的能量约为()A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV答案 C解析因电子质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计，核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u －4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，选项C正确．例9花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源．人呼吸时，氡气会随气体进入肺脏，氡衰变放出的α射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等．一静止的氡核222 86Rn发生一次α衰变生成新核钋(Po)，此过程动量守恒且释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．已知m氡＝222.086 6 u，mα＝4.002 6 u，m钋＝218.076 6 u,1 u相当于931 MeV的能量．(结果均保留3位有效数字)(1)写出上述核反应方程；(2)求上述核反应放出的能量ΔE；(3)求α粒子的动能E kα.答案(1)222 86Rn→218 84Po＋42He(2)6.89 MeV(3)6.77 MeV解析(1)根据质量数和电荷数守恒有222Rn→218 84Po＋42He86(2)质量亏损Δm＝222.086 6 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝0.007 4 u，ΔE＝Δm×931 MeV，解得ΔE≈6.89 MeV(3)设α粒子、钋核的动能分别为E kα、E k钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得ΔE＝E kα＋E k钋由动量守恒定律得0＝pα＋p钋，又E k＝p22m故E kα∶E k钋＝218∶4解得E kα≈6.77 MeV.课时精练1．(2022·湖南卷·1)关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是()A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C．光电效应揭示了光的粒子性D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性答案 C解析玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，但不足之处是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不能完全揭示微观粒子的运动规律，A、B错误；光电效应揭示了光的粒子性，C正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，D 错误．2．(2022·北京卷·1)氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子()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，能量减少答案 B解析 氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量减少，故选B.3．(2022·辽宁卷·2)2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果．表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列．实验中所用核反应方程为X ＋2512Mg →2613Al ，已知X 、2512Mg 、2613Al 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c ，该反应中释放的能量为E .下列说法正确的是( ) A ．X 为氘核21HB ．X 为氚核31H C ．E ＝(m 1＋m 2＋m 3)c 2 D ．E ＝(m 1＋m 2－m 3)c 2 答案 D解析 根据质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为1，为11H ，选项A 、B 错误；该反应释放的能量为E ＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，选项C 错误，D 正确．4．(多选)(2022·浙江6月选考·14)秦山核电站生产14 6C 的核反应方程为14 7N ＋10n →14 6C ＋X ，其产物14 6C 的衰变方程为14 6C →14 7N ＋0－1e.下列说法正确的是( )A ．X 是11HB.14 6C 可以用作示踪原子C.0－1e 来自原子核外D ．经过一个半衰期，10个14 6C 将剩下5个 答案 AB解析 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X 为11H ，故A 正确；常用的示踪原子有：14 6C 、 18 8O 、31H ，故B 正确；β衰变是由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以 0－1e 来自原子核内，故C 错误；半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D 错误．5．(2022·广东卷·5)目前科学家已经能够制备出能量量子数n 较大的氢原子．氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n 2，其中E 1＝－13.6 eV .图是按能量排列的电磁波谱，要使n ＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是( )A ．红外线波段的光子B ．可见光波段的光子C ．紫外线波段的光子D ．X 射线波段的光子答案 A解析 要使处于n ＝20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E ＝0－(－13.6202) eV ＝0.034 eV ，结合题图可知被吸收的光子是红外线波段的光子，故选A.6．如图所示为氢原子能级图，以及从n ＝3、4、5、6能级跃迁到n ＝2能级时辐射的四条光谱线．则下列叙述正确的有( )A ．H α、H β、H γ、H δ的频率依次增大B ．可求出这四条谱线的波长之比，H α、H β、H γ、H δ的波长依次增大C ．处于基态的氢原子要吸收3.4 eV 的能量才能被电离D ．如果H δ可以使某种金属发生光电效应，H β一定可以使该金属发生光电效应 答案 A解析 根据hν＝E m －E n (m >n ，m 、n 都只能取正整数)，可以判定H α、H β、H γ、H δ的频率依次增大，波长依次减小，且能定量地计算出频率或波长的大小之比，故A 正确，B 错误；处于基态的氢原子至少要吸收13.6 eV 的能量才能被电离，故C 错误；H δ的频率大于H β的频率，根据光电效应产生的条件可以判定，H δ可以使某种金属发生光电效应，H β不一定可以使该金属发生光电效应，故D 错误．7．(2023·福建莆田市模拟)碲123 52Te 为斜方晶系银白色结晶，溶于硫酸、硝酸、王水、氰化钾、氢氧化钾，可由半衰期约为13 h 的放射性元素123 53I 衰变而成，其衰变方程为123 53I →123 52Te ＋X ；可以用于检测人体甲状腺对碘的吸收．该衰变产物中的X 为________(选填“质子”“中子”“电子”或“正电子”)，质量为10 g 的12353I 经过26 h 后，剩余123 53I 的质量为________g.答案 正电子 2.5解析根据衰变方程、质量数守恒和电荷数守恒可知X的电荷数为1，质量数为0，所以X为正电子；根据半衰期计算公式，剩余质量为m＝m012tT⎛⎫⎪⎝⎭＝14m0＝2.5 g.8．(多选)(2022·浙江1月选考·14)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨．为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热．下列说法正确的是()A．秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B．秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6 kgC．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度D．反应堆中存在235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n的核反应答案CD解析秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A错误；由题知原子核亏损释放的能量一部分转化为电能，一部分转化为内能，原子核亏损的质量大于27.6 kg，故B错误；核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过控制中子的数量控制链式反应的速度，故C正确；反应堆利用铀235的裂变，生成多个中等质量的核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n的核反应，故D正确．9．(多选)铀核裂变的一种方程为235 92U＋X→9438Sr＋139 54Xe＋310n，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有()A．X是中子B．X是质子C.235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，9438Sr的比结合能最大，最稳定D.235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，235 92U的质量数最大，结合能最大，最稳定答案AC解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子，A正确，B错误；根据题图可知，235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，9438Sr的比结合能最大，最稳定，235 92U的质量数最大，结合能最大，比结合能最小，最不稳定，C正确，D错误．10．(2020·全国卷Ⅱ·18)氘核21H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式621H→242He＋211H＋210n＋43.15 MeV表示．海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为()A．40 kg B．100 kgC．400 kg D．1 000 kg答案 C解析根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15 MeV的能量，1 kg海水中的氘核反应释放的能量为E＝1.0×102222 MeV≈1.15×1010 J，则相当于燃6×43.15 MeV≈7.19×10烧的标准煤的质量为M＝1.15×1010kg≈396.6 kg，约为400 kg.故选C.2.9×10711.(2023·福建泉州市模拟)静止在真空匀强电场中的某原子核发生衰变，其衰变粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)．原子核重力不计，则该衰变方程可能是()A.238 92U→42He＋23490ThB.22688Ra→42He＋22286RnC.234 90Th→0－1e＋234 91PaD.14 6C→0－1e＋14 7N答案 A解析 由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与衰变粒子的受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，C 、D 错误；设运动时间为t ，上边轨迹粒子电荷量为q 1，质量为m 1，下轨迹粒子电荷量为q 2，质量为m 2，由动量守恒有m 1v 1＝m 2v 2，根据类平抛运动处理规律，则有v 1t ＝9a ，12q 1E m 1·t 2＝a ，v 2t ＝b ，12q 2E m 2t 2＝5b ，联立得到q 1q 2＝145 ，所以A 选项中方程粒子符合，B 选项中方程粒子不符合，A 正确，B 错误．12．(多选)(2023·福建省福州第一中学模拟)1899年，物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，我们将光对物体单位面积的压力叫作压强或光压．已知频率为ν的光子的动量为hνc ，式中h 为普朗克常量(h ＝6.63×10－34 J·s)，c 为光速(c ＝3×108 m/s)，某激光器发出的激光功率为P ＝1 000 W ，该光束垂直射到某平整元件上，其光束截面积为S ＝1.00 mm 2，该激光的波长λ＝500 nm ，下列说法正确的有( ) A ．该激光器单位时间内发出的光子数可表示为PλhcB ．该激光一定能使金属钨(截止频率为1.095×1015Hz)发生光电效应C ．该激光不能使处于第一激发态的氢原子(E 2＝－3.4 eV ＝－5.44×10－19J)电离D ．该光束可能产生的最大光压约为6.67 Pa 答案 AC解析 单位时间内射到平整元件上的光能为W ＝Pt ，每个光子的能量为E ＝mc 2＝hν＝h cλ，则该激光器单位时间内发出的光子数n ＝W Et ＝Pλhc ，故A 正确；该激光的频率为ν＝cλ＝0.6×1015 Hz ，小于金属钨的截止频率，不能使金属钨发生光电效应，故B 错误；激光的光子能量为E ＝hν≈4×10－19 J ，光子能量小于处于第一激发态的氢原子的电离能，不能使其电离，故C 正确；对单位时间内发出的光子，根据动量定理有F Δt ＝nmc ＝Pλhc mc ，根据以上分析可知m ＝hcλ，代入Δt ＝1 s, 可得p m ＝F S ＝PcS≈3.33 Pa ，故D 错误．。
高中物理原子结构教案
高中物理原子结构教案一、教学目标1. 了解原子的基本结构，包括原子核、电子云和质子、中子的性质；2. 理解原子序数、元素符号和相对原子质量的概念；3. 掌握原子的电子排布规律，包括主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数；4. 理解原子的稳定性和化学性质。
二、教学内容1. 原子的基本结构：原子核和电子云；2. 原子核的组成：质子和中子；3. 原子的基本参数：原子序数、元素符号和相对原子质量；4. 原子的电子排布规律：主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数；5. 原子的稳定性和化学性质。
三、教学重点和难点1. 原子的基本结构和组成；2. 原子的电子排布规律。
四、教学方法1. 讲授：通过讲解理论知识，梳理原子结构的基本概念；2. 实验：进行一些原子结构相关的实验，如原子核实验和电子排布实验；3. 讨论：引导学生参与讨论和思考，帮助学生深入理解原子结构的概念。
五、教学过程1. 引入：通过引入实际生活中的事例，引起学生对原子结构的兴趣；2. 讲解：讲解原子的基本结构和组成，介绍原子的基本参数和电子排布规律；3. 实验：进行实验，让学生亲自操作观察原子结构的实验现象；4. 讨论：与学生一起讨论原子的稳定性和化学性质，引导学生探讨原子结构的深层次问题；5. 总结：总结本节课的重点内容，巩固学生对原子结构的理解。
六、作业布置1. 阅读相关教材，巩固对原子结构的概念；2. 完成相关习题，提升对原子结构的运用能力；3. 准备下节课的课前预习。
七、教学反馈1. 对学生的作业进行评分，及时反馈学生的学习情况；2. 听取学生的意见和建议，及时调整教学方法和内容；3. 总结本节课的教学效果，为下节课的教学做好准备。
以上为高中物理原子结构教案范本，仅供参考。
一轮复习教案原子物理学部分人教版
2. 教学难点：
（1）原子核的衰变：原子核不稳定时，会通过衰变转变为其他核素。衰变过程中，原子核放出射线（包括α射线、β射线和γ射线），以减小自身的能量。
（2）放射性现象：放射性现象是指物质放射性核素发生衰变的过程。放射性现象在自然界和人工合成中广泛存在，如天然放射性元素和人工放射性同位素。
2. 拓展要求：
- 学生应利用课后时间自主学习和拓展，通过阅读材料和观看视频资源，加深对原子物理学知识的理解和掌握。
- 教师可推荐适合学生水平的阅读材料，解答学生疑问，引导学生进行深入学习和思考。
- 学生可进行一些相关的实践操作，如搭建简单的光谱仪观察光谱，进行实验探究，提高实践操作能力。
- 学生可参与科学讨论组，与同学交流学习心得，共同探讨原子物理学的相关问题，培养合作与交流能力。
一轮复习教案原子物理学部分 人教版
主备人
备课成员
教材分析
本教案为人教版一轮复习教案，主要涉及原子物理学部分。教材内容围绕原子的基本结构、原子核、电子以及它们之间的相互作用展开。通过复习，使学生掌握原子的基本概念，了解原子核的组成及原子与分子的关系。同时，培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力。
本节课的重点为原子的结构、原子核的组成以及电子的排布。难点在于原子核的衰变和放射性现象。在教学过程中，要注重理论与实验相结合，通过观察原子光谱、衰变实验等，使学生更好地理解原子物理学的基本知识。同时，注重培养学生的科学思维和实验技能，为后续学习打下坚实基础。
过程：
讲解原子的定义，包括其主要组成元素或结构。
详细介绍原子的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。
高三物理教案原子的核式结构教案
高三物理教案原子的核式结构教案鉴于大家对十分关注，小编在此为大家搜集整理了此文高三物理教案:原子的核式结构教案，供大家参考!本文题目：高三物理教案:原子的核式结构教案原子的核式结构玻尔理论天然放射现象一、知识点梳理1、原子的核式结构(1) 粒子散射实验结果：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转。
(2)原子的核式结构模型：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的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.(3)原子核的大小：原子的半径大约是10-10米，原子核的半径大约为10-14米～10-15米.2、玻尔理论有三个要点：(1)原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的.电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态.(2)原子从一种定态跃迁到另一定态时，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h=E2-E1(3)原子的不同能量状态对应于电子沿不同圆形轨道运动.原子的定态是不连续的，因而电子的可能轨道是分立的. 在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，各状态对应的能量也是不连续的，这些不连续的能量值的能量值叫做能级。
3、原子核的组成核力原子核是由质子和中子组成的.质子和中子统称为核子.将核子稳固地束缚在一起的力叫核力，这是一种很强的力，而且是短程力，只能在2.0X10-15的距离内起作用，所以只有相邻的核子间才有核力作用.4、原子核的衰变(1)天然放射现象：有些元素自发地放射出看不见的射线，这种现象叫天然放射现象.(2)放射性元素放射的射线有三种：、射线、射线，这三种射线可以用磁场和电场加以区别，如图15.2-1 所示(3)放射性元素的衰变：放射性元素放射出粒子或粒子后，衰变成新的原子核，原子核的这种变化称为衰变.衰变规律：衰变中的电荷数和质量数都是守恒的.(4)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间称为半衰期.不同的放射性元素的半衰期是不同的，但对于确定的放射性元素，其半衰期是确定的.它由原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关.(5)同位素：具有相同质子数，中子数不同的原子在元素周期表中处于同一位置，互称同位素。
高三物理一轮复习《原子的核式结构 原子核》导学案
高三物理一轮复习《原子的核式结构原子核》导学案（学生用）【学习目标】1.了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据；2.知道α粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。
【学习重点、难点】1.引导学生对α粒子散射实验的结果分析，得出原子的核式结构；2. 知道原子核的组成【使用方法】通读教材P61-63，进行知识梳理，再认真独立完成导学案，并将自己的疑问记下来。
【课前预习案】1．________发现电子，电子带____电，而原子呈电____性，电子是____的组成部分。
2．α粒子散射实验结果及原因：①________数α粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。
②少数α粒子发生_______偏转→原子内部有“核”存在。
③极少数α粒子被_______ 表明：作用力很大；质量很大；电量集中。
3.卢瑟福原子模型（核式结构模型）：在原子的中心有一个很小的核，叫做__________，原子的全部____电荷和几乎全部_____都集中在原子核里，带_____电的电子在核外的空间运动，原子的核式结构学说可完满解释α粒子散射实验。
4.原子和原子核的大小：原子的直径数量级为____m，原子核的直径数量级为10-15m。
5.原子核的组成：（1）质子的发现：用α粒子轰击______核获得质子。
（2）原子核的组成：原子核由核子（___子和___子）组成。
（3）原子核的质子数（Z）=原子核的______数=______序数。
（4）原子核的质量数（A）=______数 + ____数。
X表示原子核，X：_____符号；A：核的_______数；（5）原子核的符号表示：AZZ：核_____数6.同位素（1）定义：具有相同_______数而_____数不同的原子，称同位素。
（2）性质：原子核的_____数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元素的同位素具有______的化学性质。
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专题13.4 原子结构原子核1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．一、原子结构光谱和能级跃迁1．电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型〞．2．原子的核式结构(1)1909～1911年，英籍物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了核式结构模型．图1(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〞，如图1所示．(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动．3．氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1)．(4)光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义．4．氢原子的能级结构、能级公式(1)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：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)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．(2)能级和半径公式：①能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6eV.②半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m. 5．氢原子的能级图能级图如图2所示图2二、原子核核反应和核能1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z )＝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．(3)X 元素的原子核的符号为AZ X ，其中A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 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．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性同位素的应用与防护①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同． ②应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等． ③防护：防止放射性对人体组织的伤害． 3．原子核的衰变、半衰期 (1)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：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He β衰变：AZ X→AZ ＋1Y ＋0-1e当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射． ③两个典型的衰变方程 α衰变：23892U →23490Th ＋42He β衰变：23490Th →23491Pa ＋0-1e. (2)半衰期①定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．②影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．(3)公式：N余＝N原·12tτ⎛⎫⎪⎝⎭，m余＝m原·12tτ⎛⎫⎪⎝⎭.4．核力和核能(1)原子核内部，核子间所特有的相互作用力．(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc 2.(3)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.高频考点一原子的核式结构例1、(多项选择)(2016·天津理综·6)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，以下说法符合事实的是( )A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B．查德威克用α粒子轰击147N获得反冲核178O，发现了中子C．贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型答案AC[举一反三](多项选择)如图3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，下述说法中正确的选项是( )图3A．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，但次数极少答案ABD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，A、B、D 正确．[变式探究](多项选择)以下说法正确的选项是( )A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕模型〞B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上D．卢瑟福提出了原子核式结构模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因答案BCD解析汤姆孙发现了电子符合物理史实，但电子电荷量是密立根测定的，A错误，B、C、D都符合物理史实．[举一反三](多项选择)在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．以下表述符合物理学史实的是( )A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论B．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型D．贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的答案 ABC高频考点二 玻尔理论和能级跃迁例2、(多项选择)有关氢原子光谱的说法正确的选项是( ) A ．氢原子的发射光谱是连续谱B ．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C ．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 答案 BC解析 由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级E n ＝1n2E 1，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C 正确；当氢原子从较高轨道第n 能级跃迁到较低轨道第m 能级时，发射的光子的能量为E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝m 2－n 2n 2m2E 1＝hν，显然n 、m 的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差有关，故D 错误；由于氢原子发射的光子的能量E ＝m 2－n 2n 2m2E 1，所以发射的光子的能量值E 是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A 错误，B 正确．[举一反三](多项选择)如图5是氢原子的能级图，一群氢原子处于n ＝3能级，以下说法中正确的选项是( )图5A ．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波B ．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2eVC ．从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时发出的光波长最长D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁答案AC[变式探究]一群处于n＝4能级的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，最多发射出的谱线为( ) A．3种B．4种C．5种D．6种答案 D解析一群处于n＝4能级的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，最多发射出的谱线为C24＝6种，选D.[举一反三]一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中( )A．可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的假设干条暗线B．可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的假设干条亮线C．只吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线D．只发出频率一定的光子，形成光谱中的一条亮线答案 B高频考点三原子核及核反应例3、(2016·全国Ⅱ·35(1))在以下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________．(填正确答案标号)A.146C→147N＋0－1eB.3215P→3216S＋0－1eC.23892U→23490Th＋42HeD.147N＋42He→178O＋11HE.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210nF.31H＋21H→42He＋10n答案 C AB E F解析α衰变是一种放射性衰变，α粒子(42He)会从原子核中射出，C项符合要求，β衰变是指自原子核内自发地放出一个电子(0－1e)，同时原子序数加1的过程，A、B两项符合要求，裂变是指一些质量非常大的原子核，如铀、钍和钚等在吸收一个中子后分裂成两个或更多质量较小的原子核，同时放出多个中子和很大能量的过程，只有E项符合要求．聚变是指由两个轻原子核(一般是氘核和氚核)结合成较重原子核(氦核)并放出大量能量的过程，F项符合要求．[变式探究](多项选择)(2016·全国Ⅲ·35(1)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si*.以下说法正确的选项是( )A．核反应方程为p＋2713Al→2814Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和答案AB解析根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为p＋2713Al→2814Si*，A正确；核反应过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误．[举一反三](多项选择)关于核反应方程234 90Th→234 91Pa＋X＋ΔE(ΔE为释放的核能，X为新生成的粒子)，234 90 Th的半衰期为1.2 min，那么以下说法正确的选项是( )A．此反应为β衰变B.234 91Pa核和234 90Th核具有相同的质量C.234 91Pa具有放射性D．64 g的234 90Th经过6 min还有1 g234 90Th尚未衰变答案AC[变式探究]目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，以下说法正确的选项是( )A．氡的半衰期为3.8天，假设取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4答案 B解析半衰期遵循统计规律，对单个或少数原子核是没有意义的，A错误．根据3种射线的特性及衰变实质可知B正确，C、D错误．1．(多项选择)(2016·天津理综·6)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，以下说法符合事实的是( )A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B．查德威克用α粒子轰击147N获得反冲核178O，发现了中子C．贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型答案AC2.(2016·全国Ⅱ·35(1))在以下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________．(填正确答案标号)A.146C→147N＋0－1eB.3215P→3216S＋0－1eC.23892U→23490Th＋42HeD.147N＋42He→178O＋11HE.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210nF.31H＋21H→42He＋10n答案 C AB E F解析α衰变是一种放射性衰变，α粒子(42He)会从原子核中射出，C项符合要求，β衰变是指自原子核内自发地放出一个电子(0－1e)，同时原子序数加1的过程，A、B两项符合要求，裂变是指一些质量非常大的原子核，如铀、钍和钚等在吸收一个中子后分裂成两个或更多质量较小的原子核，同时放出多个中子和很大能量的过程，只有E项符合要求．聚变是指由两个轻原子核(一般是氘核和氚核)结合成较重原子核(氦核)并放出大量能量的过程，F项符合要求．3．(2016·北京理综·13)处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有( ) A．1种B．2种C．3种 D．4种解析：处于能级为n的大量氢原子向低能级跃迁能辐射光的种类为C2n，所以处于n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁，辐射光的频率有C23＝3种，故C项正确。