原子核的组成与核力(精品)
教科版3.1 原子核的组成与核力
核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。
三.核反应
1.定义：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程。 2.卢瑟福发现质子的核反应方程。
14 7
N+ He O+ H
4 2 17 8 1 1
根据核反应方程，反应前后有什么规律 3遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。
查德威克发现中子的核反应
（2）. 核力是短程力。约在10-15m 数量级时起作用，距离大于 0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m 时核力几乎消失，距离小于 0.8×10-15m 时为斥力，因此核子不会融合在一起。 （3）. 核力与电荷无关。核力与核子电荷无关。
（4）. 核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的
4 2
He+ Be C+ n
9 4 12 6 1 0
例1.已知镭的原子序数是88，原
子核质量数是226.试问：
【规范解答】(1)镭核中的质子数 等于其原子序数，故质子数为88， 中子数N等于原子核的质量数
(1)镭核中有几个质子？几个中
子？
A与质子数Z之差，
即N=A-Z=226-88=138.
B.质子 D.电子
课堂练习 1.三个原子核X、Y、Z，X核放出一
个正电子后变为Y核，Y核与质子发
b 设原子核X的符号为 a X ,则 b a b a 1 b 0 X a Y+ 1 1e
生核反应后生成Z核并放出一个氦核
(4 ).则下面说法正确的是(CD ) 2 He
A.X核比Z核多一个质子
威克用同样的方法，从硼、钠、铝的原子核中
1 打出了质子。 1
H ----质子是原子核的组成部分。
原子核的结构和核能级
原子核的结构和核能级原子核的结构是由质子和中子组成的。
质子带正电荷，中子不带电荷。
在原子核内，质子和中子通过强相互作用力相互作用，维持着原子核的稳定性。
而核能级则是指原子核中核子所处的能量状态。
原子核的结构如下所示：1. 质子：质子是原子核中的一种粒子，具有正电荷。
质子的质量约为1.67×10^-27千克。
2. 中子：中子是原子核中的一种中性粒子，不带电荷。
中子的质量约为1.67×10^-27千克。
3. 质子数和中子数：原子核中的质子数决定了元素的化学性质，而质子数和中子数的总和决定了元素的质量数。
4. 原子核半径：原子核的直径一般在10^-15米的数量级，比整个原子的尺寸小了几万倍，但占据了原子的绝大部分质量。
核能级是指原子核中核子所处的能量状态。
核能级的概念类似于电子在原子外层轨道上所处的能量状态。
原子核中的核子也具有一定的能量级别，能量级别越高，核子的能量越大。
核能级的特点如下：1. 离散性：核能级的能量是离散的，即只能取特定的值。
这是由于原子核处于限定的空间中，只有特定波长的波函数才能在此空间内存在。
2. 填充原理：核能级满足填充原理，即按照一定的顺序填充核子，每个核子占据不同的核能级。
填充原理与保里不相容原理相类似，即每个核能级最多只能容纳一定数目的核子。
3. 能级跃迁：核能级之间的能级差决定了核反应的发生。
当核子从一个能级跃迁到另一个能级时，核反应就会发生，释放出能量。
核能级的研究对于理解核物理和核反应有着重要的意义。
通过研究核能级的分布和填充规律，科学家可以揭示原子核的结构和性质，进而推测更深层次的核力学规律。
总结起来，原子核的结构由质子和中子组成，核能级则是描述原子核中核子所处能量状态的概念。
深入研究原子核的结构和核能级有助于我们更好地了解核物理的奥秘，推动核能的应用及相关技术的发展。
原子与原子核
原子与原子核原子与原子核是物质世界中最基本的构成单位。
原子由原子核和围绕核运动的电子构成，而原子核则由质子和中子组成。
本文将探讨原子与原子核的组成、结构以及它们在物质世界中的重要性。
一、原子的组成与结构原子是物质的最小单位，由带正电荷的质子、带负电荷的电子和电中性的中子组成。
质子和中子集中在原子的中心部分，形成原子核，而电子则绕核中心运动，保持电中性。
1. 质子质子是氢原子核中的粒子，具有正电荷。
它的质量约为1.67×10^-27千克，相对于电子的质量大约是1836倍。
质子数量决定了元素的原子序数，也决定了元素的化学性质。
2. 中子中子是原子核中的电中性粒子，不带电荷。
它的质量与质子相近，也约为1.67×10^-27千克。
中子的存在对于原子核的稳定性和质量起着重要的作用。
3. 电子电子是原子核外围的带负电荷的粒子。
它的质量相对较小，约为9.1×10^-31千克，且具有负电荷。
电子的数量与质子数量相等，使得原子整体呈电中性。
二、原子与元素不同元素的原子具有不同的原子序数，即质子的数量不同。
原子序数决定了元素的化学性质和周期表中的排列位置。
例如，氢的原子序数是1，是最简单的元素；而铅的原子序数是82，是较重的元素。
在自然界中，元素可以以同位素的形式存在，即原子核中的质子数量相同，但中子数量不同。
同位素具有相同的化学性质，但在核反应和放射性衰变等方面有所不同。
三、原子核的性质与稳定性原子核作为原子的核心部分，具有重要的性质和稳定性的要求。
1. 核力原子核中的质子和中子通过核力相互结合，形成稳定的核。
核力是一种强相互作用力，它能够克服质子间的电磁相互斥力，维持核的稳定。
核力的存在使原子核具有足够的稳定性，能够抵抗外界的扰动。
2. 核衰变在某些情况下，原子核会发生核衰变，即核内质子和/或中子的数量发生变化。
核衰变可以是放射性衰变或人工诱导的核反应。
核衰变的过程中会释放放射线，这对人类和环境具有一定的辐射危害。
原子核的组成与核力课件
试计算核子之间存在万有引力 及库仑斥力
质子间的距离r=1××10-19 c 引力常量G=6.7×10-11m3.kg-1.s-2 静电力常量k=9.0×109N.m2.C-2
原子核的组成与核力
14
核子靠什么力结合成原子核？
原 子 核 的 半 径 约 为 10-15m , 只相当原子半径的万分之一。在
原子核是否只是由质子组成呢？
？ 核的质量
质子质量
核的电量 质子电量
核的质量 质子质量
> 核的电量 质子电量
1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近 的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。
原子核的组成与核力
5
中子的发现
1932年英国物理学家查德威克用 α粒子轰击铍发现了中子 n。
4 2
He
11
二、核反应
核反应：利用天然反射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰 击原子核,以产生新的原子核的过程。
核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子。
发现质子核反应 24He17N 4 187 O11H
发现中子核反应 2 4H e4 9Be 16 2C0 1n
温馨提示
遵循： 上标质量数原守子核恒的组成下与标核力电荷数守恒
这么小的空间里带正电的质子与
质子间的库仑斥力是很大，万有 引力太小，只有库仑力的10-36。 而通常原子核是稳定的,于是核内 还应有另一种力把各种核子紧紧 拉在一起, 此力称为核力。
库仑力
万有
mp
引力
核力
万有 引力
核力 mp
库仑力
原子核的组成与核力
15
使核子结合在一起的强相互 作用（引力）
质子
中子 原子核示意图
第1节 原子核的组成与核力
第1节 原子核的组成与核力学习目标核心提炼1.知道质子、中子的发现。
2个发现——质子、中子的发现 2个概念——核子、核力2.知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。
3.会写核反应方程。
4.了解原子核里的核子间存在着相互作用的核力。
一、原子核的组成1.组成：质子和中子(统称为核子)。
(1)1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现了质子。
(2)1932年，查德威克用α粒子轰击铍核发现了中子。
2.原子核的表示方法3.同位素原子序数相同而中子数不同的原子核，互称为同位素。
例如：氢有三种同位素，分别是11H 、21H 、31H 。
思考判断(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子。
( ) (2)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数。
( ) (3)同位素具有不同的化学性质。
( )(4)原子核内的核子数与它的核电荷数不可能相等。
( )答案(1)×(2)√(3)×(4)×二、核力1.定义：核子之间的相互作用力，称为核力，也称强力。
2.核力的特征(1)在核的线度内，核力比库仑力大得多；(2)核力是短程力，当两核子中心相距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、质子与中子以及中子与中子之间的核力是相等的。
思考判断(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的。
()(2)在原子核的线度内，核力比库仑力大得多。
()(3)核力与电荷有关，质子与质子、质子与中子之间的核力是不相等的。
()(4)只要原子核中的质子数与中子数相等，原子核就可以无限地增大。
()答案(1)×(2)√(3)×(4)×三、核反应1.核反应：用一定能量的粒子轰击原子核，改变了核的结构，我们把这样的过程叫做核反应。
2.核反应的实质：以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(Y)，并放出某种粒子。
原子核结构与性质知识点总结
原子核结构与性质知识点总结原子核，这个微小却又极其重要的物质核心，承载着物质世界的基础性质和规律。
让我们一同深入探索原子核的结构与性质，揭开其神秘的面纱。
一、原子核的组成原子核由质子和中子组成。
质子带一个单位的正电荷，而中子呈电中性。
质子数决定了元素的种类，被称为原子序数。
质子和中子的质量相近，约为 167×10⁻²⁷千克。
将质子和中子的质量相加，得到的近似值称为原子的质量数。
质量数等于质子数与中子数之和。
例如，氢原子的原子核只有一个质子，没有中子，其质量数为 1；而碳原子常见的有碳-12 和碳-14 两种同位素，碳-12 的原子核中有 6 个质子和 6 个中子，质量数为 12，碳-14 则有 6 个质子和 8 个中子，质量数为 14。
二、原子核的大小和密度原子核的半径非常小，约为 10⁻¹⁵米到 10⁻¹⁴米的量级。
尽管原子核体积很小，但它却集中了原子几乎全部的质量。
原子核的密度极大，约为 10¹⁷千克/立方米。
这意味着原子核内的物质紧密堆积，其密度远远超过我们日常生活中所接触到的任何物质。
打个比方，如果把原子核比作一颗绿豆，那么整个原子就像一个足球场，可见原子核在原子中所占的体积是极小的。
三、原子核的稳定性原子核的稳定性取决于质子数和中子数的比例以及两者的数量。
一般来说，质子数和中子数相等或接近时，原子核比较稳定。
但对于轻元素，质子数与中子数之比约为 1:1 时稳定；而对于重元素，中子数相对较多时原子核更稳定。
当原子核内的质子数或中子数过多或过少时，原子核就会变得不稳定，可能会发生放射性衰变，释放出粒子或射线，以达到更稳定的状态。
四、原子核的结合能原子核的结合能是指将原子核中的质子和中子完全分开所需要的能量，或者是将分散的质子和中子结合成原子核所释放出的能量。
结合能的大小反映了原子核的稳定性。
结合能越大，原子核越稳定。
例如，铁元素的原子核具有较大的结合能，因此在原子核的形成和变化过程中，趋向于生成更接近铁元素的原子核。
核物理学的基本概念
核物理学的基本概念核物理学是研究原子核内部结构、核反应、核能释放等现象的一门学科。
它是物理学的一个重要分支，涉及到原子核的性质、相互作用以及与核反应相关的各种现象。
核物理学的基本概念包括原子核的组成、核力、核衰变、核裂变和核聚变等内容。
下面将逐一介绍核物理学的基本概念。
1. 原子核的组成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，中子不带电荷，质子和中子统称为核子。
原子核的直径约为10^-15米，占据整个原子体积极小的一部分，但却含有原子质量的绝大部分。
质子和中子的质量几乎相等，都约为1.67×10^-27千克。
2. 核力核力是维持原子核内部结构稳定的力。
它是一种非常强大的作用力，比电磁力强约100倍。
核力是一种短程力，只在非常短的距离内起作用，因此只能维持原子核内部的结构。
核力的作用使得质子和中子能够紧密结合在一起，形成稳定的原子核。
3. 核衰变核衰变是指原子核自发地发生变化的过程，包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核放出α粒子，质子数和中子数减少，原子序数减2；β衰变是指原子核放出β粒子，质子数增加一个，中子数减少一个，原子序数不变；γ衰变是指原子核放出γ射线，不改变原子核的质子数和中子数。
4. 核裂变核裂变是指重核（如铀、钚等）被中子轰击后裂变成两个或多个轻核的过程。
在核裂变过程中，释放出大量的能量和中子，产生连锁反应。
核裂变是核反应堆中用于产生能量的重要过程，也是核武器的工作原理之一。
5. 核聚变核聚变是指轻核（如氘、氚等）在高温高压条件下融合成重核的过程。
在核聚变过程中，释放出巨大的能量，是太阳等恒星能量来源的主要机制。
核聚变是清洁能源的重要发展方向，但目前技术上还存在一定难度。
总的来说，核物理学是一门涉及到原子核内部结构、核反应、核能释放等现象的学科，包括原子核的组成、核力、核衰变、核裂变和核聚变等基本概念。
通过对这些基本概念的研究，人类可以更深入地了解原子核的性质和行为，为核能利用、核武器控制等领域的发展提供重要的理论基础。
高中物理 3.1原子核的组成与核力课件 教科版选修3-5
H
1 1
p
1 0
n
-
0 1e
4 2
H
e
1 1
H
2 1
H
3 1
H
三：核子与核力 1、质子、中子统称为核子。
2、将核子结合在一起的力叫核力。
3、核力特点： 近程、强大、与电荷无关
四、核反应 核反应：原子核在其它粒子的轰击下产 生新原子核的过程。 规律：质量数守恒；电荷数守恒
例如：用a粒子轰击氮核：
17 4N+2 4He 18 7O1 1H
例如：用a粒子轰击铍核
9 4Be+2 4He 16 2C0 1n
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第三章
原子核
第一节：原子核的组成和核力
回顾： 电子的发现证明原子是可分的 α粒子散射实验证明了原子具有核式结构 为了解释氢原子光谱玻尔提出了玻尔理论
这章开始我们探究原子核的微观结构以 及核反应的规律
学习目标
• 1、知道原子核的组成 • 2、知道核符号概念，记住常见核符号 • 3、知道核子概念，核力概念，核力特点 • 4、知道核反应概念及存在的规律
4 2
H
e
一：原子核的组成组 1、卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子 2、查德威克用α粒子轰击铍原子核发现了中子
原子核是由种子和中子组成的
二：核符号
X A核质量数；Z核电荷数，质子数； A
X化学元素符号 用N表示中子数： A= Z+ N
Z
例:质子;中子;电子;正电子;α粒子;氕; 氘; 氚
1 1
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一、质子的发现（原子核的人工转变）
１９１９年卢瑟福完成了用α粒子轰击氮原子 核的人工核实验，实验装置示意如图。
Ｔ
Ｃ Ａ
Ｔ
Ｓ Ｆ Ｍ
Ａ：放射性物质 Ｆ：铝箔
Ｃ：容器 Ｓ：荧光屏
Ｔ：阀门 Ｍ：显微镜
Ｔ Ｃ Ａ
Ｔ
Ｆ
Ｓ
Ｍ
实验步骤及结果：
１、适当选择铝箔的厚度，使荧光屏恰好不出现闪光 ２、然后充入氮气
实验步骤及结果：
2、氢有三种同位素，分别是氕 3 氚 1 H ，则（ AB ） A、它们的质子数相等 B、它们的核外电子数相等 C、它们的核子数相等 D、它们的中子数相等
1 1
H 、氘
2 1
H 、
4 2
He N O H
14 7 17 8 1 1
4 2
9 1 He4 Be12 C 5 0n
5、铀238 原子核衰变方程
238 92
4 U 234 T h ＋ 90 2 He
原子核衰变方程 234 6、钍234
温馨提示
遵循： 上标质量数守恒
90
Th Pa＋ e
234 91 0 1
想
由于原子核的质量大体上是质子质量的整数倍，如果原子核只由质子 组成，则原子核的质量数应该与质子数相等，因而也与原子核的核电荷数 相等。但任意考察两种元素（下表），就知它们的核质量数与核电荷数不 等。 原子核只由质子组成的设想能够成立吗？
原子核 示意图
钙Ｃａ 汞Ｈｇ
２００ ８０
质量数 电荷数
４０ ２０
生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。 4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态， 核力与核子电荷无关。
要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组
成物——夸克的相互作用。
四、核反应
1、核反应：利用天然反射性的高速粒子或人工加速的粒子
去轰击原子核,以产生新的原子核的过程。 2、核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子。 3、发现质子核反应 4、发现中子核反应
9 4
Be He n C
4 2 1 0 12 6
原子核的组成
三、原子核的组成
核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数 质量数（A）＝核子数＝质子数＋中子数
ห้องสมุดไป่ตู้质子
统称核子
中子
元素符号
质量数 （核）电荷数
A Z 235 92
X
10－15m
1 1
H
4 2
He
U
同位素:具有相同质子数和不同中子数的原子叫做同位素
布拉凯特实验证实发生了核反应
在云室中可以观察粒子的径迹。 英国的物理学家布拉凯特在云室 中做了α粒子轰击氮核的实验， 拍摄了两万多张云室照片，终于 从４０万条α粒子径迹的照片中， 发现有八条产生了分叉。 分析径迹的情况可以确定，分叉 后的细长径迹是质子的径迹，短 而粗的径迹是产生的新核的径迹， 碰撞后α粒子径迹不再出现 从质量数和电荷数守恒可知，产生
同种元素的同位素具有相同的化学性质 氢的同位素
1 1 2 1
H
(氕 )
H
(氘 )
3 1
H (氚 )
点击
α 衰变、β 衰变是怎样形成的？
• α 衰变：211H + 201n→42He
• β 衰变：01n →11H + -10e
核子以什么力 结合成原子核
质子
拓展联想
已 知
１、核子之间存在万有引力
２、质子之间存在比万有引 力更强大的库仑斥力 ３、原子核的结构是非常牢固 的
3.1 原子核的组成与核力
天然放射性元素的原子核发出的射线 可使照相底片感光
照相底片
射 线
放 射 源
铅盒
在电场中射线束分离成三束
照相底片
γ
β α
α射线：即氦原子核
β射线：高速电子流 γ射线：高频电磁波
放 射 源
铅盒
从原子核中能发出射线这 一事实，使我们知道了原子核 不是不可再分的，原子核应该 有自己的结构。 原子核是由什么构成的？ 是如何构成的？
在上一世纪的二十年代，卢瑟福依据 原子核的电荷数与质量数的差别，预见到 原子核中应该存在质量与质子相等的、不 带电的粒子，卢瑟福称其为中子。 直到上一世纪的三十年代，另一个人 工核反应，即用放射性元素钋发出的α射 线轰击铍，证实了中子的存在。
二、中子的发现
钋Ｐo
铍Ｂｅ 石蜡
α粒子
不可见粒子
质子
α粒子轰击铍产生的不可见粒子是什么？
的新核是Ｏ17，核反应方程:
14 7
N He O H
4 2 17 8 1 1
上述实验以及后来用α粒子轰击氟、钠、铝 等元素的原子核都发生了类似的反应，并且都 产生了质子。 这些实验表明，由于从不同元素的原子核 中都能打出质子来，因此质子应该是原子核的 组成部分。 原子核只由质子组成吗？
想
一
中子
原子核示意图
核子靠什么力结合成原子核？ 原 子 核 的 半 径 约 为 10-15m , 只相当原子半径的万分之一。在
这么小的空间里带正电的质子与
质子间的库仑斥力是很大，万有 引力太小，只有库仑力的 10-36 。 而通常原子核是稳定的,于是核内 还应有另一种力把各种核子紧紧
库仑力
mp 万 有 引 万 核力 有 力 核力 mp 引 力 库仑力
中子
核子以什么力结合成原子 核？
原子核示意图
核子以什么力 结合成原子核
质子
使核子结合在 一起的强相互 作用（引力）
• 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2.0×10－15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 0.8×10－15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。
Ｔ Ｃ 氮气Ｎ２ Ａ Ｔ Ｆ Ｓ Ｍ
１、适当选择铝 箔的厚度，使荧 光屏恰好不出现 闪光. ２、充入氮气后， 荧光屏出现了闪 光.
α粒子轰击氮原子核
从实验结果可知，充入氮气后产生了穿透能力比 α粒子更强的新的粒子，这种粒子可以穿透铝箔，打 在荧光屏上，出现了闪光。 后来，将这种粒子引入电场、磁场测定它的电量 和质量，确定了它就是氢原子核，又称为质子。物理 1 P 学中用符号1 或 1 H 表示质子。 1 上述实验中的质子从何而来？卢瑟福设想实验中 出现的质子是α粒子击中氮原子核，发生核反应产生 的。
拉在一起, 此力称为核力。
1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力） 的一种表现。
2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距
离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力
几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。
3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产
铍Ｂｅ
α 不可见 粒子
石蜡
质子
查德威克对实 验结果的分析
钋
铍Ｂｅ
α 不可见 粒子
石蜡 质子
查德威克用碰撞中的动 量守恒和能量守恒分析得到 不可见粒子是质量与质子几 乎相等的、不带电的粒子， 它正是卢瑟福预见的中子。 中子的质量数与质子的相等， 都是1，中子不带电，其电 荷数为零。物理学中用符号 1 n表示中子。 0 α射线粒子轰击铍的核反应 方程是：
精讲细练
1、若用x代表一个中性原子中核外的电子数， y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此 234 原子的原子核内的中子数，则对 90Th 的原 子来说（ B ） A、x=90,y=90,z=234 B、x=90,y=90,z=144 C、x=144,y=144,z=90 D、x=234,y=234,z=324
下标电荷数守恒
课堂小 结
３、α粒子轰击铍的核实 １、原子核的人工转 验（发现中子的核反应） 变（用人工的办法使 原子核发生转变） ２、 粒子轰击氮的核 实验（发现质子的核反应） 9 4 12 1
4
Be2 He 6 C0 n
14 7
N He O H
4 2 17 8 1 1
４、原子核由质子和中子 （统称为核子）组成 ５、使核子结合在一起的 力是短程强相互作用力， 也称为核力。
对实验结果的 猜想和思考
钋
１、α射线轰击铍产生的不可见 粒子有很强的穿透能力，可贯 穿１０－２０ｃｍ的铅板，人 们认为它是高能的γ射线。 ２、计算表明，不可见粒子从 石蜡中打出质子，需要提供5.7 Mev的能量，这要求γ射线的能 量达到55 Mev。但是，钋发出 的α射线轰击铍只能产生7 Mev 的γ射线。因此，不可见粒子能 从石蜡中打出质子，它一定不 是铍被轰击后发出的γ射线。