第五章|原子核第1節(jié)原子核的組成核心素養(yǎng)點(diǎn)擊物理觀念(1)了解放射性現(xiàn)象和放射性元素。(2)知道三種射線的特性。(3)了解原子核的組成，會(huì)正確寫出原子核的符號(hào)?？茖W(xué)思維三種射線的本質(zhì)、特點(diǎn)及應(yīng)用。科學(xué)探究探究三種射線的穿透能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過對(duì)原子核結(jié)構(gòu)的探究，感悟探索微觀世界的研究方法，強(qiáng)化證據(jù)意識(shí)和推理能力。一、天然放射現(xiàn)象及射線的本質(zhì)1．填一填(1)放射性的發(fā)現(xiàn)①1896年，法國物理學(xué)家

發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的

，它能穿透黑紙使照相底片感光。②波蘭裔法國物理學(xué)家瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)放射性更強(qiáng)的新元素，分別命名為釙(Po)、

。貝克勒爾射線鐳(Ra)(2)放射性①定義：物質(zhì)發(fā)出射線的性質(zhì)。②放射性元素：具有

性的元素，原子序數(shù)大于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于或等于83的元素，有的也能發(fā)出射線。(3)天然放射現(xiàn)象：放射性元素

發(fā)出射線的現(xiàn)象。(4)射線的本質(zhì)①三種射線：在射線經(jīng)過的空間施加磁場(chǎng)，射線分裂成三束，其中兩束在磁場(chǎng)中向不同的方向偏轉(zhuǎn)，說明這兩束是_____粒子流；另一束在磁場(chǎng)中

，說明它不帶電，這三束射線分別叫作α射線、β射線和γ射線。放射自發(fā)地帶電不偏轉(zhuǎn)電離穿透

一張紙電子流電離幾毫米電磁波穿透鉛板無關(guān)溫度原子核內(nèi)部2．判一判(1)α射線實(shí)際上就是氦原子核，α射線具有較強(qiáng)的穿透能力。

(

)(2)β射線是高速電子流，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。

(

)(3)γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很強(qiáng)。

(

)××√3．想一想要判斷三種射線是否帶電以及帶正電荷還是負(fù)電荷，可以用什么方法？提示：方法一：讓射線垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)，發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線帶電，不偏轉(zhuǎn)的射線不帶電。對(duì)于發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線，根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)方向和速度方向的關(guān)系，依據(jù)左手定則可以判斷帶正電荷還是帶負(fù)電荷。方法二：讓射線垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線帶電，不偏轉(zhuǎn)的射線不帶電。對(duì)于發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線，根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向與電場(chǎng)方向的關(guān)系，依據(jù)電荷受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向的關(guān)系，可以判斷帶正電荷還是帶負(fù)電荷。二、原子核的組成1．填一填(1)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用鐳放射出的

轟擊氮原子核，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，它是

的組成部分。(2)中子的發(fā)現(xiàn)：因絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量與電荷量之比都大于質(zhì)子的相應(yīng)比值，盧瑟福猜想，原子核內(nèi)可能還存在著另一種粒子，它的質(zhì)量與質(zhì)子相同，但是不帶電，稱為中子。1932年，盧瑟福的學(xué)生查德威克通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這個(gè)猜想。(3)原子核的組成：原子核由

組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為

。α粒子原子核質(zhì)子和中子核子(4)原子核的符號(hào)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)同一位置2．判一判(1)質(zhì)子和中子都不帶電，是原子核的組成成分，統(tǒng)稱為核子。

(

)(2)原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)。

(

)(3)同位素具有不同的化學(xué)性質(zhì)。

(

)√××3．選一選某種元素的原子核用

X表示，下列說法中正確的是

(

)A．原子核的質(zhì)子數(shù)為Z，中子數(shù)為AB．原子核的質(zhì)子數(shù)為Z，中子數(shù)為A－ZC．原子核的質(zhì)子數(shù)為A，中子數(shù)為ZD．原子核的質(zhì)子數(shù)為A－Z，中子數(shù)為Z解析：根據(jù)原子核的符號(hào)的含義：A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示質(zhì)子數(shù)，則中子數(shù)為A－Z，所以B正確。答案：B探究(一)對(duì)三種射線的理解[問題驅(qū)動(dòng)]

如圖為三種射線在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。(1)α射線向左偏轉(zhuǎn)，β射線向右偏轉(zhuǎn)，γ射線不偏轉(zhuǎn)說明了什么？提示：說明α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，γ射線不帶電。(2)α粒子的速度約為β粒子速度的十分之一，但α射線的偏轉(zhuǎn)半徑大于β射線的偏轉(zhuǎn)半徑說明什么問題？提示：說明α射線比荷小于β射線的比荷。[重難釋解]1．α、β、γ射線的比較如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，則x可能是 (

)A．α和β的混合放射源 B．純?chǔ)练派湓碈．α和γ的混合放射源

D．純?chǔ)梅派湓碵解析]

在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在鋁片和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子，故只有γ射線。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正確。[答案]

C三種射線的比較方法(1)知道三種射線帶電的性質(zhì)，α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電。α、β是實(shí)物粒子，而γ射線是光子流，屬電磁波的一種。(2)在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中，通過其受力及運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的大小來判斷α和β射線偏轉(zhuǎn)方向，由于γ射線不帶電，故運(yùn)動(dòng)軌跡仍為直線。(3)α粒子穿透能力較弱，β粒子穿透能力較強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)，而電離作用相反。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．(多選)下列哪些現(xiàn)象能說明射線來自原子核 (

)A．三種射線的能量都很高B．放射線的強(qiáng)度不受溫度、外界壓強(qiáng)等物理?xiàng)l件的影響C．元素的放射性與所處的化學(xué)狀態(tài)(單質(zhì)、化合態(tài))無關(guān)D．α射線、β射線都是帶電的粒子流解析：能說明放射線來自原子核的證據(jù)是元素的放射性與其所處的化學(xué)狀態(tài)和物理狀態(tài)無關(guān)，B、C正確。答案：BC2．α、β和γ射線穿透物質(zhì)的能力是不同的，為把輻射強(qiáng)度減到一半，所需鋁板的厚度分別為0.0005cm、0.05cm和8cm。工業(yè)部門可以使用射線來測(cè)厚度。如圖所示，軋鋼廠的熱軋機(jī)上可以安裝射線測(cè)厚儀，儀器探測(cè)到的射線強(qiáng)度與鋼板的厚度有關(guān)，軋出的鋼板越厚，透過的射線越弱。因此，將射線測(cè)厚儀接收到的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，就可以對(duì)鋼板的厚度進(jìn)行自動(dòng)控制。如果鋼板的厚度需要控制為5cm，請(qǐng)推測(cè)測(cè)厚儀使用的射線是

(

)A．α射線 B．β射線C．γ射線

D．可見光解析：根據(jù)α、β、γ三種射線特點(diǎn)可知，γ射線穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，α射線電離能力最強(qiáng)，穿透能力最弱，鋼板厚度控制為5cm，則α、β射線均不能穿透，而γ射線可以穿透，為了能夠準(zhǔn)確測(cè)量鋼板的厚度，探測(cè)射線應(yīng)該用γ射線；隨著軋出的鋼板越厚，透過的射線越弱，而軋出的鋼板越薄，透過的射線越強(qiáng)，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。答案：C

3．如圖，放射源放在鉛塊上的細(xì)孔中，鉛塊上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外。已知放射源放出的射線有α、β、γ三種，下列判斷正確的是

(

)A．甲是α射線，乙是γ射線，丙是β射線B．甲是β射線，乙是γ射線，丙是α射線C．甲是γ射線，乙是α射線，丙是β射線D．甲是α射線，乙是β射線，丙是γ射線解析：α射線是高速氦核

流，帶正電荷；β射線是高速電子

流，帶負(fù)電荷。根據(jù)左手定則，α射線受到的洛倫茲力方向向右，β射線受到的洛倫茲力方向向左，故丙是α射線，甲是β射線。γ射線是光子流，光子是電中性的，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故乙是γ射線。B正確。答案：B

探究(二)原子核的組成與數(shù)量關(guān)系[問題驅(qū)動(dòng)]湯姆孫通過確定陰極射線的電性和電荷量，猜測(cè)電子來源于原子，通過換用不同的材料作陰極得到相同的陰極射線，證明了電子是原子的組成部分；天然放射線是從原子核中射出的，使人們認(rèn)識(shí)到原子核可分，進(jìn)而才有質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)。(1)質(zhì)子是由誰發(fā)現(xiàn)的？怎樣發(fā)現(xiàn)的？提示：盧瑟福用α粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。(2)中子是由誰發(fā)現(xiàn)的？依據(jù)是什么？提示：查德威克發(fā)現(xiàn)中子。發(fā)現(xiàn)依據(jù)：如果原子核中只有質(zhì)子，那么原子核的質(zhì)量與電荷量之比應(yīng)等于質(zhì)子的質(zhì)量與電荷量之比，但實(shí)際卻是，絕大多數(shù)情況下前者的比值較大，盧瑟福猜想核內(nèi)還有另一種粒子。查德威克通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這個(gè)猜想。[重難釋解]1．原子核的大小、組成和同位素2．對(duì)核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解(1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫作核子數(shù)。(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷等于質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫作原子核的電荷數(shù)。(3)質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)。已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226。試問：(1)鐳核中有多少個(gè)質(zhì)子？多少個(gè)中子？(2)鐳核所帶的電荷量是多少？(3)呈中性的鐳原子，核外有多少個(gè)電子？[解析]

(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)Z為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。(2)鐳核所帶電荷量：Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C。(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88。[答案]

(1)88

138

(2)1.41×10－17C

(3)88原子核的“數(shù)”與“量”辨析(1)核電荷數(shù)與原子核的電荷量是不同的，組成原子核的質(zhì)子的電荷量都是相同的，所以原子核的電荷量一定是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍，核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫作核電荷數(shù)，而這些質(zhì)子所帶電荷量的總和才是原子核的電荷量。(2)原子核的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是不同的，也與元素的原子量不同。原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總和叫作核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和。答案：D答案：A一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維(選自魯科版新教材課后練習(xí))查德威克發(fā)現(xiàn)新粒子的實(shí)驗(yàn)示意圖如圖所示。由天然放射性元素釙(Po)放射的α射線轟擊鈹時(shí)會(huì)產(chǎn)生粒子流A，用粒子流A轟擊石蠟時(shí)，會(huì)轟擊出粒子流B，請(qǐng)問A和B分別是什么粒子？提示：A為中子，B為質(zhì)子。二、注重學(xué)以致用和思維建模1．(多選)近幾年，我國北京、上海、廣州等地引進(jìn)了多臺(tái)γ刀，治療患者數(shù)以萬計(jì)，效果極好，成為目前治療腦腫瘤的最佳儀器。令人感嘆的是，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半個(gè)小時(shí)內(nèi)完成手術(shù)，無需住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”。據(jù)報(bào)道，我國自主研發(fā)的旋式γ刀性能更好。γ刀治療腦腫瘤主要是利用

(

)A．γ射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)B．γ射線具有很強(qiáng)的電離作用C．γ射線具有很高的能量D．γ射線能很容易地繞過阻礙物到達(dá)目的地解析：γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很弱，波長很短，不易發(fā)生衍射，不會(huì)很容易地繞過阻礙物，但穿透物質(zhì)的本領(lǐng)極強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土，A、C正確，B、D錯(cuò)誤。答案：AC2．如圖所示是盧瑟福設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他在鉛塊上鉆了一個(gè)小孔，孔內(nèi)放入一點(diǎn)鐳，使射線只能從這個(gè)小孔里發(fā)出，隨后他將射線引入磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)射線立即分成三束，他把三束射線分別命名為α射線、β射線、γ射線?；趯?duì)這三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了1908年的諾貝爾獎(jiǎng)。以下對(duì)這三束射線描述正確的是

(

)A．α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收B．β射線在真空中的運(yùn)動(dòng)速度是光速C．γ射線本質(zhì)上是波長很短的電磁波，電離能力極強(qiáng)D．β射線帶負(fù)電，是來自鐳原子的核外電子解析：α射線的穿透能力最弱，電離作用最強(qiáng)，容易被物體吸收，故A正確；β射線的速度可達(dá)光速的99%，故B錯(cuò)誤；γ射線是一種波長很短的電磁波，電離能力極弱，故C錯(cuò)誤；β