《原子核的組成》教案

《原子核的組成》教案第一課時(shí)一、教學(xué)目標(biāo)1．在物理學(xué)問(wèn)方面要求．(1)了解原子核的人工轉(zhuǎn)變．了解它的方法和物理過(guò)程．(2)了解質(zhì)子和中子是如何被覺(jué)察的．會(huì)寫(xiě)核反響方程式．了解原子核的組成，知道核子和同位素的概念．2．把握利用能量和動(dòng)量守恒的思想來(lái)分析核反響過(guò)程．從而培育學(xué)生運(yùn)用規(guī)律來(lái)分析和解決問(wèn)題的力量．3．通過(guò)覺(jué)察質(zhì)子和中子的歷史過(guò)程，使學(xué)生生疏通過(guò)物理試驗(yàn)爭(zhēng)論和探究微觀構(gòu)造的爭(zhēng)論方法及體會(huì)科學(xué)爭(zhēng)論的困難性和嚴(yán)謹(jǐn)性．二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)是使學(xué)生了解原子核的人工轉(zhuǎn)變和原子核的組成．在原子核的人工轉(zhuǎn)變中覺(jué)察了質(zhì)子和中子，它是確定原子核組成的試驗(yàn)根底．2．用已經(jīng)學(xué)過(guò)的能量和動(dòng)量守恒以及有關(guān)的學(xué)問(wèn)來(lái)分析核反響過(guò)程，是本節(jié)的難點(diǎn)．三、教具粒子轟擊氮原子核的試驗(yàn)講解約里奧·居里和伊麗芙·居里夫婦做的“用來(lái)自鈹?shù)纳渚€去轟擊石蠟的試驗(yàn)用投影幻燈、投影片．四、主要教學(xué)過(guò)程(一)引入課復(fù)習(xí)提問(wèn)：1．什么是自然放射現(xiàn)象？自然放射性元素放射出哪幾種射線？這些射線的成分是什么？原子核組成的有效方法，那就是原子核的人工轉(zhuǎn)變．(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1．質(zhì)子的覺(jué)察．原子核的人工轉(zhuǎn)變．反響過(guò)程及其產(chǎn)生的粒子的爭(zhēng)論，了解原子核的內(nèi)部構(gòu)造和粒子的本質(zhì)及特點(diǎn)．α粒子轟擊氮原子核的試驗(yàn)．1919α很重要的覺(jué)察．試驗(yàn)裝置如圖1所示(用投影幻燈打出裝置的示意圖)，容器C中放有放射性物質(zhì)A，從A射出的α粒子射到鋁箔F上，適中選取鋁箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸取而不能透過(guò)，在F后面放一熒光屏S，用顯微鏡M觀看熒光屏．T往容器C從熒光屏S上又觀看到了閃光．試驗(yàn)結(jié)論：試驗(yàn)說(shuō)明，閃光肯定是α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的粒子透過(guò)鋁箔引起的．質(zhì)子的覺(jué)察．爭(zhēng)論提問(wèn)：引導(dǎo)學(xué)生用已經(jīng)學(xué)過(guò)的學(xué)問(wèn)分析怎樣知道粒子的性質(zhì)．①假設(shè)想知道粒子的性質(zhì)，必需測(cè)出粒子的什么有關(guān)物理量？歸納得到：測(cè)出粒子的電性、電量、質(zhì)量和速度等．②用什么方法可以知道粒子的電性？歸納得到：可將粒子引入電場(chǎng)或磁場(chǎng)中，觀看粒子的偏轉(zhuǎn)軌跡．如圖2所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中粒子的軌道是拋物線，假設(shè)粒子向下偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明粒子帶正電；假設(shè)向上偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明粒子帶負(fù)電．如圖3所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中粒子的軌道是圓，假設(shè)粒子向上做圓運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明粒子帶正電，假設(shè)粒子向下做圓運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明粒子帶負(fù)電．試驗(yàn)證明：這個(gè)粒子帶正電．③用什么方法可測(cè)出粒子的速度？4所示，調(diào)整B或E的值，使粒子在正交場(chǎng)中，沿入射方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則可知此時(shí)試驗(yàn)說(shuō)明：這個(gè)粒子速度很大，有很強(qiáng)的穿透力量．歸納得到：使粒子通過(guò)勻強(qiáng)電場(chǎng)，依據(jù)粒子的偏轉(zhuǎn)量y求出．或使粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，依據(jù)半徑R求．如圖5，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，粒子的偏轉(zhuǎn)量為y：U為兩極板間電壓，則可測(cè)出荷質(zhì)比為：如圖6，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，粒子做圓運(yùn)動(dòng)的半經(jīng)為R．結(jié)論：通過(guò)對(duì)粒子的爭(zhēng)論與測(cè)定，確定它就是氫原子核，又叫質(zhì)對(duì)核反響過(guò)程的爭(zhēng)論．這個(gè)質(zhì)子是αα粒子打進(jìn)氮核后形成的復(fù)核發(fā)生衰變時(shí)放出的呢？分析：假設(shè)質(zhì)子是α粒子從氮核中直接打出來(lái)的，如圖7中甲圖，碰撞過(guò)程中應(yīng)有四條徑跡；假設(shè)α7中乙圖所示，有三條徑跡．α拍攝了兩萬(wàn)多張?jiān)剖业恼掌?0多萬(wàn)條α粒子徑跡中覺(jué)察有8條產(chǎn)生了分叉(見(jiàn)課本上圖)，分析可知有三條徑跡，分叉后的瘦長(zhǎng)徑跡是質(zhì)子的徑跡，另一條短粗的徑跡是生核的徑跡，αα粒子打進(jìn)氮核后形成復(fù)核，復(fù)核衰變后放出質(zhì)子．從質(zhì)量數(shù)守恒和電量數(shù)守恒可知，其反響方程式為從布拉凱特的試驗(yàn)中，可知40多萬(wàn)條徑跡中只有8條分叉，可見(jiàn)科學(xué)爭(zhēng)論工作的困難性，并且可以看到科學(xué)試驗(yàn)的重要作用．5．結(jié)論．后來(lái)人們用同樣的方法使氟、鈉、鋁等發(fā)生了類似的轉(zhuǎn)變，都產(chǎn)生了質(zhì)子．由于各種原子核里都能打出質(zhì)子來(lái)，可見(jiàn)質(zhì)子是原子核的組成局部．(三)課堂小結(jié)1．原子核的人工轉(zhuǎn)變是爭(zhēng)論原子核內(nèi)部構(gòu)造的重要方法．為了了解原子核的內(nèi)部構(gòu)造，盧瑟福首先做α粒子轟擊氮核的試驗(yàn)．即用高能粒子轟擊原子核是實(shí)現(xiàn)原子核人工轉(zhuǎn)變的根本方法．用α粒子轟擊原子核的核反響過(guò)程是α粒子先與被轟擊的原子核形成的不穩(wěn)定的復(fù)核，然后復(fù)核馬上衰變放出質(zhì)子并形成核．質(zhì)子是原子核的組成局部．(四)作業(yè)1．練習(xí)二(1)．方程式．其次課時(shí)(一)引入課復(fù)習(xí)提問(wèn)：1．盧瑟福通過(guò)什么試驗(yàn)產(chǎn)生了質(zhì)子？試寫(xiě)出這個(gè)試驗(yàn)的核反響方程式．質(zhì)子的覺(jué)察引導(dǎo)人們更進(jìn)一步去爭(zhēng)論原子核的內(nèi)部構(gòu)造，10了原子核中另一種的根本粒子——中子．(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)中子的覺(jué)察．(1)盧瑟福的假說(shuō)．238的電荷數(shù)為92，假設(shè)都由質(zhì)子組成，其質(zhì)量數(shù)也應(yīng)是92，而除質(zhì)子外剩下146的質(zhì)量數(shù)是什么呢？1920在，他把它叫做中子．約里奧·居里夫婦的試驗(yàn)．1930年覺(jué)察，用釙(Po)放出的α粒子轟擊鈹(Be)時(shí)產(chǎn)生一種射線，這種射線貫穿力量極強(qiáng)，γ為γ射線．1932年約里奧·居里夫婦用這種射線去轟擊石蠟(含有大量氫原子)，竟從石蠟中打出質(zhì)子，如圖8(用投影幻燈片打出)，由于被打出質(zhì)子能量很大，與γ射線的能量不符合，但這射線到底是什么？約里奧·居里夫婦沒(méi)有得出最終的結(jié)論．查德威克試驗(yàn)．1932年英國(guó)物理學(xué)家查德威克認(rèn)真爭(zhēng)論了這種射線它的速度不到光速的格外之一，因此排解了它是γ射線的可能．被打出的氫核和氮核的速度，由此推算出這種射線的質(zhì)量．克認(rèn)為其中速度最大的氫核是由于未知射線中的粒子與它正碰的結(jié)果于斜碰的結(jié)果．中子的覺(jué)察．m，速度為v，氫核的質(zhì)量為mH，最大速度為v′H，并認(rèn)為氫核在打出前為靜止的，那么依據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒可知：mv=mv′+mH·v′H，(1)其中v′是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：同樣可求出未知射線與氮原子碰撞后，打出的氮核的速度查德威克在試驗(yàn)中測(cè)得氫核的最大速度為v′H=3.3×109cm/s，氮核的最大速度為v′N=4.7×108cm/s．將速度的最大值代入方程(6)，可得：可得：m=1.15mH．查德威克還用別的物質(zhì)代替氫和氮重做這個(gè)試驗(yàn)，可得到同樣的結(jié)果．量是1.674920×10-27kg，質(zhì)子質(zhì)量是1.672614×10-27kg)．查德威克覺(jué)察的這種與質(zhì)子質(zhì)量差不多的粒子，由于不帶電，所以覺(jué)察中子的核反響方程式為試驗(yàn)證明，從很多原子核里都能打出中子，可見(jiàn)中子也是原子核的組成局部．中子的覺(jué)察是物理學(xué)進(jìn)展史上的一件大事，由于中子不帶電，所以更簡(jiǎn)潔接近或打進(jìn)原子了很大作用．1935年諾貝爾物同努力的結(jié)果．查德威克事后說(shuō)原子核的組成．中子覺(jué)察后，原子核是由質(zhì)子和中子組成的看法很快得到了公認(rèn)．質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子，質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷，質(zhì)量數(shù)為1；中子不帶電，質(zhì)量數(shù)也是1．在核中：電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)．質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)．14，所以中子數(shù)為14-7=7，則氮核是由7個(gè)質(zhì)子和7個(gè)中子組成的．同位素：具有一樣的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱同位素．如α2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合在一起從核中放射出來(lái)的，其核反響方程式為β粒子是電子，這是由中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子，其核反響方程式為γ射線是由光子組成，后面會(huì)講到．(三)課堂小結(jié)1．在原子核由質(zhì)子組成的說(shuō)法遇到困難時(shí)，盧瑟福預(yù)言：原子核中可能存在著與質(zhì)子質(zhì)量差不多的不帶電粒子，稱為中子．2．查德威克通過(guò)對(duì)很多試驗(yàn)的分析，并運(yùn)用動(dòng)量守恒和能量守恒的規(guī)律，測(cè)量并計(jì)算出被一些人誤認(rèn)為γ子——中子．3．原子核是由質(zhì)子和中子組成的．它的電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，它的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子