原子核的组成-放射性和衰变.ppt

第三章第三章 原子核原子核 XAz 人们通过什么现象或实验发现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？原子核是由更小的微粒构成的？人们认识原子人们认识原子核的结构就是核的结构就是从天然放射性从天然放射性开始的。开始的。18961896年，法国物理学家年，法国物理学家贝克勒尔贝克勒尔发现，发现，铀和含铀的矿物能够发出铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线看不见的射线.这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光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物质发射射线的性质称为放射性放射性 具有发射性的元素称为具有发射性的元素称为放射性元素放射性元素 元素这种元素这种自发自发 的的放出射线的现象放出射线的现象 叫做叫做 天然放射现象天然放射现象 一、天然放射现象一、天然放射现象 钡铀云母钡铀云母 翠砷铜铀矿翠砷铜铀矿 斜水钼铀矿斜水钼铀矿 铀钙石矿铀钙石矿 放射性不是少数几种元素才有的。放射性不是少数几种元素才有的。研究发现，原子序数研究发现，原子序数大于大于82的所有元素，的所有元素，都能自发的放出射线都能自发的放出射线(大于等于大于等于83)83)。放大了放大了10001000倍的铀矿石倍的铀矿石 天然放射现象天然放射现象 原子序数小于原子序数小于83的的元素，有的也具有放射元素，有的也具有放射性性 放射性现象中放出的射线是什么东西放射性现象中放出的射线是什么东西？它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外质以外，还有些什么性质呢还有些什么性质呢？这些射线带不带电这些射线带不带电？射线到底是什么？射线到底是什么？利用什么方法可以将天然放射线分利用什么方法可以将天然放射线分离开来，并加以鉴别？离开来，并加以鉴别？方法一：利用磁场方法一：利用磁场 射射线线+射线射线 -射线射线 方法二：利用电场方法二：利用电场 根据射线的偏转情况确定：偏转较小根据射线的偏转情况确定：偏转较小的一束射线由带的一束射线由带正电荷正电荷的粒子组成的粒子组成，我们我们把它叫做把它叫做射线射线，射线由带正电的射线由带正电的粒子粒子组成组成。进一进一步研究表明步研究表明粒子就是氦原子核粒子就是氦原子核.由于由于粒子的质量较大粒子的质量较大，所以所以射线的射线的穿透本领最小穿透本领最小，我们用我们用一张厚纸一张厚纸就能把它就能把它挡住挡住.射线射线 与与射线偏转方向相反的那束射线带射线偏转方向相反的那束射线带负负电荷电荷，我们把它叫做我们把它叫做射线射线.射线由带负电的粒子射线由带负电的粒子（粒子粒子）组成组成，进一步研究表明进一步研究表明粒子就是电子粒子就是电子.射线的穿透本领较强射线的穿透本领较强，很容易穿透黑，很容易穿透黑纸，还能穿透纸，还能穿透几毫米几毫米厚的厚的铝板铝板.射线射线 中间不发生偏转的那束射线叫做中间不发生偏转的那束射线叫做射线射线，研究表明研究表明，射线的实质是一种波长极短的射线的实质是一种波长极短的电磁波电磁波，它不带电它不带电，是中性的是中性的.射线的穿透本领极强射线的穿透本领极强，一般薄金属板，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和墙和几厘米厚的铅板几厘米厚的铅板.射线射线 三种射线三种射线 射线射线 射线射线 射线射线 原子核中质子和中子的比例 天然放射现象天然放射现象 射线射线 射线射线 射线射线 电离能力电离能力 贯穿能力贯穿能力 速度速度 成分成分 氦原子核氦原子核 高速高速 电子流电子流 高能量高能量 电磁波电磁波 1/101/10光速光速 接近光速接近光速 光速光速 弱弱 较强较强 很强很强 很强很强 较弱较弱 更小更小 放射性现象中放出的三种射线都是从放射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子核也有内部结构.原子核内究竟还有什么结构？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？原子核又是由什么粒子组成的呢？二、原子核的组成二、原子核的组成 2710Kgpm=1.67262311、质子的发现、质子的发现 研究表明：质子的性质和氢原子核的性质研究表明：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完全相同，所以质子就是氢原子核.1919年，年，卢瑟福用卢瑟福用粒子粒子轰轰击击氮核，氮核，得到了得到了 质子质子 p 同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。出了质子。原子核是否只是由质子组成呢？原子核是否只是由质子组成呢？核的质量核的质量 质子质量质子质量 核的电量核的电量 质子电量质子电量？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。的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。核的质量核的质量 质子质量质子质量 核的电量核的电量 质子电量质子电量 -质子是原子核的组成部分。质子是原子核的组成部分。2、中子的发现、中子的发现 1932年英国物理学家年英国物理学家查德威克查德威克用用粒子轰击铍粒子轰击铍发现了发现了中子中子 n。研究证明中子的质量和质子的质量基本相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，发现质子在对各种原子核进行的实验中，发现质子和中子是组成原子核的两种基本粒子和中子是组成原子核的两种基本粒子.2710Kgnm=1.67492862、中子的发现、中子的发现 AZX X 表示表示 元素符号元素符号 Z表示质子数表示质子数 A表示质量数表示质量数 核电荷数核电荷数=质子数质子数=原子序数原子序数=荷外电子数荷外电子数 质量数质量数=核子数核子数=质子数质子数+中子数中子数 42He氦原子核氦原子核 有有2个质子，个质子，2个中子。个中子。质量数为质量数为4 23592U铀原子核铀原子核 有有92个质子，个质子，143个中子。个中子。质量数为质量数为235 3 3、原子核的组成、原子核的组成 质子和中子（质子和中子（统称核子统称核子）4、同位素：同位素：质子数相同，中子数不同的原子，质子数相同，中子数不同的原子，（质量数自然不同），（质量数自然不同），互为同位素互为同位素。11()H 氕氕21()H 氘氘)(31氚HXAz原子核的组成 中子中子 质子质子 统称统称核子核子 U He H 1 1 4 2 235 92 X A Z（核）电荷数（核）电荷数 质量数质量数 原原 子子 核核 的的 组组 成成 1015m 元素符号元素符号 1、氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、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？氚的原子，下列说法哪个正确？A.具有相同的质子数、相同的中子数、具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；相同的电子数；B.具有不同的质子数、相同的中子数、具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；相同的电子数；C.具有相同的质子数、不同的中子数、具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数；相同的电子数；D.具有相同的质子数、相同的中子数、具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数不同的电子数 C 2下列有关物理学史的叙说下列有关物理学史的叙说，正确的是正确的是（）A.粒子的散射实验揭示了原子内部还有复杂粒子的散射实验揭示了原子内部还有复杂结构结构 B.天然放射性现象揭示了原子核内部还有复天然放射性现象揭示了原子核内部还有复杂结构杂结构 C.质子和中子的发现揭示了原子核由质子和质子和中子的发现揭示了原子核由质子和中子组成中子组成 D.电子的发现揭示了原子的核式结构模型电子的发现揭示了原子的核式结构模型 B C 3、将天然放射性物质放入顶端开有小孔的、将天然放射性物质放入顶端开有小孔的铅盒铅盒S里，放射线便从小孔中射出，沿带电里，放射线便从小孔中射出，沿带电平行金属板平行金属板A、B之间的中线垂直于电场方之间的中线垂直于电场方向进入电场，轨道如图所示，则：向进入电场，轨道如图所示，则：轨迹轨迹 是是 射线，射线，轨迹轨迹 是是 射线，射线，轨迹轨迹 是是 射线射线.板带正电，板带正电，板带负电板带负电.A B 原子核中有大量质子，它们之间的距离很小，因此库仑斥力很大，为什么它们能稳定地结合在一起，成为一个原子核？核力 原子核中质子和中子的比例 1.一些较轻的原子核如一些较轻的原子核如 He、O、C、N中质子数和中中质子数和中子数有什么关系子数有什么关系？42 16 8 12 6 14 7 答案答案 质子数与中子数大致质子数与中子数大致相等相等.2.U、Th中各有多少个中子中各有多少个中子、多少个质子多少个质子？较重的较重的原子核中中子数和质子数有什么关系原子核中中子数和质子数有什么关系？238 92 234 90 答案答案 U中含有中含有92个质子个质子、146个中子；个中子；Th中含有中含有90个质子个质子，144个中子个中子.较重的原子核中中子数大于质子数较重的原子核中中子数大于质子数，而且越重的原子核而且越重的原子核，两者相差越多两者相差越多.238 92 234 90 3.试从核力的特点对上述现象做出解释试从核力的特点对上述现象做出解释，并说明原子核能并说明原子核能无限地增大吗无限地增大吗？答案答案 由于核力是短程力由于核力是短程力，原子核大到一定程度时原子核大到一定程度时，相距相距较远的质子间的核力非常小较远的质子间的核力非常小.较多的质子集聚在一起的核力较多的质子集聚在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了原子核就不稳定了.这时这时，如果不再成对地增加质子和中子如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子而只增加中子，中子与中子与其他核子没有库仑斥力其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力但有相互吸引的核力，所以有助所以有助于维系原子核的稳定于维系原子核的稳定，所以较重的原子核内中子数较多所以较重的原子核内中子数较多.由于核力是短程力由于核力是短程力，如果继续增大原子核如果继续增大原子核，一些核子一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用间距离会大到其间根本没有核力作用，这时即使再增这时即使再增加中子加中子，形成的核也一定是不稳定的形成的核也一定是不稳定的，所以原子核的所以原子核的大小是受限制的大小是受限制的.要点提炼要点提炼 由于核力是由于核力是 力力，自然界中较轻的原子核自然界中较轻的原子核，质子质子数与中子数数与中子数 ，但对于较重的原子核但对于较重的原子核，中子中子数数 质子数质子数，越重的原子核越重的原子核，两者相差越多两者相差越多.短程短程 大致相等大致相等 大于大于 例例 关于原子核中质子和中子的说法关于原子核中质子和中子的说法，正确的是正确的是()A.原子核中质子数和中子数一定相等原子核中质子数和中子数一定相等 B.稳定的重原子核里稳定的重原子核里，质子数比中子数多质子数比中子数多 C.原子核都是非常稳定的原子核都是非常稳定的 D.对于较重的原子核对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的形成的核也一定是不稳定的 解析解析 自然界中较轻的原子核自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致质子数与中子数大致相等相等，对于较重的原子核对于较重的原子核，中子数大于质子数中子数大于质子数，越重越重的原子核的原子核，两者相差越多两者相差越多.因此正确答案选因此正确答案选D.D 返回返回 要点提炼要点提炼 1.原子核人工转变的两大发现原子核人工转变的两大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：年卢瑟福发现质子的核反应：N He H(2)1932年查德威克发现中子的核反应：年查德威克发现中子的核反应：Be He C 14 7 42 17 8O 11 94 42 12 6 10n 三、核反应三、核反应 2.核反应的条件：用一定能