中職物理課件：701第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu) 原子核的組成

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)原子核的組成主講人：張明明山東省滕州市中等職業(yè)教育中心學(xué)校這個三葉形圖標表示什么意思呢？主要內(nèi)容原子的核式結(jié)構(gòu)模型天然放射現(xiàn)象1201PART01原子的核式結(jié)構(gòu)模型一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型在19世紀以前，人們一直認為原子是組成物質(zhì)的最小單元，是不可再分的。1897年，英國物理學(xué)家湯姆孫（右圖）通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，后來人們還發(fā)現(xiàn)在X射線使氣體電離以及光電效應(yīng)等現(xiàn)象中，都有電子從物質(zhì)的原子中飛出。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型由于原子整體是電中性的，所以可知原子內(nèi)部除了電子，還有帶正電的物質(zhì)。這些帶正電的物質(zhì)和電子是怎樣構(gòu)成原子的，就成了當時物理學(xué)家們最關(guān)心的問題之一。湯姆孫通過進一步的實驗發(fā)現(xiàn)，電子帶負電，質(zhì)量比最小的氫原子質(zhì)量小1000倍以上，這就表明電子是原子的組成部分。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1898—1907年，湯姆孫綜合他的實驗結(jié)果，提出了原子的棗糕結(jié)構(gòu)模型假說并多次完善。他設(shè)想原子中的正電荷是均勻地分布在整個原子球體中，而電子卻像棗糕里的棗鑲嵌在原子中，如右圖所示。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1909—1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福（右圖）做了用α粒子轟擊金箔的實驗，如下視頻所示。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型α

粒子散射實驗的結(jié)果使盧瑟福感到很驚奇，因為按照湯姆孫原子模型假說，電子的質(zhì)量很小，比α粒子的質(zhì)量小得多，α粒子碰到金原子內(nèi)的電子，運動方向不會發(fā)生明顯的改變，所以，湯姆孫原子模型假說是不正確的。實驗發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔片后仍沿原來的方向前進，只有少數(shù)（約8000分之一）α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度幾乎達到180°。這個實驗被稱作α粒子散射實驗。

【思考與討論】

與同學(xué)討論，由絕大多數(shù)α粒子穿過金箔片后仍沿原來的方向前進這一現(xiàn)象，能推測出原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可能是怎樣的？

由只有少數(shù)（約8000分之一）α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象，能推測出原子內(nèi)部可能有怎樣的結(jié)構(gòu)？一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型

由極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度幾乎達到180°這一現(xiàn)象，能推測出原子內(nèi)部可能有怎樣的結(jié)構(gòu)？一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型實驗發(fā)現(xiàn)，盧瑟福通過對α粒子散射實驗結(jié)果的分析研究，并受太陽系行星運行規(guī)律的啟發(fā)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型假說：1.在原子的中心有一個很小的核，稱為原子核。原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)。2.帶負電的電子在核外空間繞著原子核旋轉(zhuǎn)。3.原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)，整個原子是電中性的。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型根據(jù)盧瑟福原子模型的假說，可以很好地解釋α粒子散射的現(xiàn)象，如下視頻所示。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型如果把原子放大成一座能容納萬人的體育館，那么原子核只相當于一個乒乓球。根據(jù)

α粒子散射實驗，可估算出原子核的半徑為10－15～10－14m，而原子的半徑約為10－10m，所以，原子核的半徑只相當于原子半徑的萬分之一，原子核的體積只相當于原子體積的萬億分之一。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1919年，盧瑟福做了用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核的實驗，他發(fā)現(xiàn)某些α粒子鉆進了氮原子核，并把氮核內(nèi)的一個粒子驅(qū)逐出來，使氮核變成一個新的原子核。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型為了了解這個從氮原子核里被驅(qū)逐出來的新粒子的性質(zhì)，盧瑟福就在這個實驗裝置里加進電場和磁場，并根據(jù)它在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)，測出了它的質(zhì)量和電荷，從而確定了這個新粒子就是氫原子核，他把它稱為質(zhì)子。以后，人們用同樣的方法從氟、鈉、鋁等原子核中都打出了質(zhì)子，表明質(zhì)子確實是原子核的組成部分。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1932年，英國物理學(xué)家查德威克（右圖）用α粒子轟擊鈹，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了一種穿透力極強的射線。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型查德威克用這種射線轟擊氫、氮，結(jié)果打出了氫核和氮核。測量了被打出的氫核和氮核的速度，推算出這種射線粒子就是盧瑟福曾預(yù)言的質(zhì)量跟質(zhì)子差不多的中性粒子，并將其命名為中子。后來人們又從其他許多原子核里都打出了中子，從而表明中子也是原子核的組成部分。一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型自從質(zhì)子和中子被發(fā)現(xiàn)后，德國的海森伯和蘇聯(lián)的伊萬年科各自提出了原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的假說，如右圖所示。由這種假說演繹出的一些結(jié)論與大量實驗結(jié)果相符合，因而這種假說很快被人們所公認，質(zhì)子與中子統(tǒng)稱為核子。02PART02天然放射現(xiàn)象二、天然放射現(xiàn)象1896年，法國物理學(xué)家貝可勒爾在實驗中首先發(fā)現(xiàn)，鈾能放出肉眼看不見的卻能使照相底片感光的某種射線。二、天然放射現(xiàn)象法國科學(xué)家皮埃爾·居里和瑪麗·居里夫婦對此進行了更深入的研究，又發(fā)現(xiàn)兩種放射性更強的新元素釙和鐳。進一步研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都具有放射性。原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性。元素這種自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象。像鈾、釙、鐳等物質(zhì)放射射線的性質(zhì)稱為放射性。具有放射性的元素稱為放射性元素。二、天然放射現(xiàn)象二、天然放射現(xiàn)象通過對放射現(xiàn)象的研究發(fā)現(xiàn)，放射性元素發(fā)出的射線，在垂直穿過磁場時分成三束，如右圖所示。根據(jù)電磁學(xué)的知識可判斷出，中間一束射線是不帶電的，另兩束射線分別帶正、負電荷，人們把這三束射線分別稱為α射線、β射線和γ射線。經(jīng)過實驗分析和比較，人們發(fā)現(xiàn)α、β、γ這三種射線具有不同的性質(zhì)：二、天然放射現(xiàn)象名稱本質(zhì)速度電離作用貫穿本領(lǐng)α射線氦原子核可達

0.1c很強很弱β射線電子可達

0.99c較弱較強γ射線電磁波c很弱很強右圖所示的儀器是銥192無損探傷儀，其上的三葉形圖標是國際通用的放射性輻射的傳統(tǒng)標志，提醒該裝置內(nèi)有射線，常人要注意防范輻射，盡可能地遠離該裝置附近區(qū)域。長時間或高強度的射線能傷害生物的細胞和組織，形成放射性灼傷。另外，射線的電離作用會損害細胞中的DNA，使它們停止發(fā)揮作用或發(fā)生變異，從而導(dǎo)致惡性腫瘤的生長。二、天然放射現(xiàn)象二、天然放射現(xiàn)象國際標準組織和國際原子能機構(gòu)于2007年推出新的輻射標志（右圖），該標志更加醒目且通俗易懂，正在逐步取代傳統(tǒng)輻射標志。二、天然放射現(xiàn)象放射性輻射不能被人體感官感受到，但可以用專門儀器測出來，度量輻射劑量的單位是Sv（希）。右圖所示為我國某出入境檢驗檢疫局工作人員正在使用輻射檢測器對貨物進行檢測。自然情況下的放射性輻射不會影響人類正常的繁衍生息，而且利用現(xiàn)代科技，輻射技術(shù)還可應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護等各個領(lǐng)域，造福于人類。在自然界，輻射無處不在，巖石、泥土、水、空氣中到處都有。人體在接受微量的輻射時不會遭到損傷；但若突然受到大劑量輻射，會導(dǎo)致急性輻射傷害，出現(xiàn)胸悶、嘔吐、極度疲倦和脫發(fā)等現(xiàn)象；若所受輻射劑量特別大而又缺乏適當治療，則會有生命危險。二、天然放射現(xiàn)象

利用放射線的貫穿本領(lǐng)跟物體的厚度和密度的關(guān)系，可以用放射線來檢查各種產(chǎn)品的厚度、密封容器中的液面高度，從而自動控制生產(chǎn)過程，如右圖所示。

【應(yīng)用與拓展】

放射線在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用二、天然放射現(xiàn)象

有些辦公室、酒店的天花板上，安裝著用來報告火警的“煙霧報警器”，如右圖所示。

【應(yīng)用與拓展】

放射線在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用二、天然放射現(xiàn)象

在醫(yī)療方面，患了癌癥的病人可以接受鈷60的放