高三物理下學(xué)期原子和原子核物理省公開課一等獎全國示范課微課金獎

專題二原子和原子核１、

粒子散射試驗，原子核式結(jié)構(gòu)。Ａ２、氫原子能級結(jié)構(gòu)，氫原子電子云，光子發(fā)射和吸收。A３、天然放射現(xiàn)象，射線，半衰期。A４、質(zhì)子發(fā)覺，中子發(fā)覺，原子核組成。A５、核能，質(zhì)量虧損，愛因斯坦質(zhì)能方程。A６、重核裂變，鏈式反應(yīng)，輕核聚變。A７、核反應(yīng)堆，放射型污染核防護。A注：不要求計算相關(guān)半衰期問題。第1頁1.試驗基礎(chǔ)：α粒子散射試驗.（3）原子和原子核大?。涸哟笮?shù)量級大約是10-10m，原子核大小數(shù)量級在10-15～10-14

m之間.一、原子核式結(jié)構(gòu)（1）

α粒子散射試驗結(jié)果：絕大多數(shù)粒子沿原方向前進，少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)。（2）原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小核，叫做原子核，原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．第2頁①定態(tài)假設(shè)——原子只能處于一系列不連續(xù)能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定，電子即使做加速運動，但不向外輻射能量.這些狀態(tài)叫定態(tài)．2.玻爾軌道量子化模型.(1)三個假設(shè)：①定態(tài)假設(shè)——第3頁②躍遷假設(shè)——原子從一個定態(tài)（設(shè)能量為E初）躍遷到另一個定態(tài)（設(shè)能量為E終）時，它輻射（或吸收）一定頻率光子，光子能量由這兩種定態(tài)能量差決定，即h=E初-E終.

2.玻爾軌道量子化模型.(1)三個假設(shè)：②躍遷假設(shè)——①定態(tài)假設(shè)——第4頁③軌道量子化假設(shè)——原子不一樣能量狀態(tài)跟電子沿不一樣圓形軌道繞核運動相對應(yīng)，原子定態(tài)是不連續(xù)，所以電子可能軌道分布也是不連續(xù).2.玻爾軌道量子化模型.(1)三個假設(shè)：②躍遷假設(shè)——①定態(tài)假設(shè)——③軌道量子化假設(shè)——第5頁

在玻爾模型中，原子可能狀態(tài)是不連續(xù)，各狀態(tài)對應(yīng)能量也是不連續(xù)，這些不連續(xù)能量值叫做能級。對于氫原子，其能級公式為：

En=E1/n2(n=1、2、3……)軌道公式：rn=n2r1(n=1、2、3……)n為量子數(shù)，只能取正整數(shù)，En是半徑為rn軌道能量值，它等于核外電子在該軌道上運轉(zhuǎn)時動能和原子電勢能總和，若要求無限遠處為零電勢點，則E1=-13.6eV.(2)兩個公式：第6頁1.第一次發(fā)覺電子科學(xué)家是

，他提出了

原子模型.2.原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是依據(jù)以下哪個試驗或現(xiàn)象提出來（）A.光電效應(yīng)B.氫原子光譜試驗C.α粒子散射試驗D.天然放射現(xiàn)象湯姆生棗糕式C第7頁2.盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說依據(jù)是在α粒子散射試驗中發(fā)覺粒子（）A.全部穿過或發(fā)生很小偏轉(zhuǎn)B.全部發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)C.絕大多數(shù)穿過金箔后前進方向幾乎不變，只有少數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)D.絕大多數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回C第8頁3.玻爾在他原子模型中所做假設(shè)有()A.原子處于稱為定態(tài)能量狀態(tài)時，即使電子做加速運動，但并不向外輻射能量B.原子不一樣能量狀態(tài)與電子沿不一樣圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子可能軌道分布是不連續(xù)C.電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射（或吸收）一定頻率光子D.電子躍遷時輻射光子頻率等于電子繞核運轉(zhuǎn)頻率ABC第9頁二、原子核組成核力1.原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。２.使核子緊密結(jié)合在一起力叫核力，核力是很強短距離作用力；原子核內(nèi)只有相鄰核子間才有核力作用.第10頁３.核子發(fā)覺.(1)發(fā)覺質(zhì)子核反應(yīng)方程（1919年，盧瑟福）：(2)發(fā)覺中子核反應(yīng)方程（1932年，查德威克）：

中子首先是盧瑟福預(yù)言了其存在，而居里夫婦最先做出這一試驗，發(fā)覺了中子，但居里夫婦沒有注意到盧瑟福預(yù)言，當初認為它是一個波長極短電磁波.第11頁三、天然放射性

1.貝克勒爾首先發(fā)覺了一些礦物中能發(fā)出某種看不見射線，此射線能夠穿透黑紙使攝影底片感光。物質(zhì)發(fā)射這種射線性質(zhì)叫放射性，含有這種性質(zhì)物質(zhì)稱作放射性元素。經(jīng)過研究發(fā)覺，原子序數(shù)大于83全部天然存在元素都含有這種性質(zhì)，這種能自發(fā)放射出射線現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象.第12頁2.三種射線：①α射線：本質(zhì)是氦核流，速度約為光速十分之一，貫通本事弱，電離作用極強；②β射線：電子流，速度靠近光速，貫通本事強，電離作用弱；③

射線：本質(zhì)量波長極短電磁波，就是光子，貫通本事最強，電離作用最弱。注：這三種射線能夠用磁場和電場加以區(qū)分

第13頁＋＋＋＋＋＋－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋第14頁3.原子核衰變：原子核自發(fā)放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成為新核過程叫原子核衰變.①α衰變：，同時放出

射線；②β衰變：，同時放出

射線；衰變規(guī)律：衰變中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒。經(jīng)典衰變：

第15頁

③半衰期：放射性元素原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需時間.半衰期由核內(nèi)部原因決定，與原子物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，即與外部條件無關(guān).４、同位素：含有相同質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)不一樣原子在元素周期表中處于同一位置，互稱同位素。第16頁1.下面哪些事實證實了原子核含有復(fù)雜結(jié)構(gòu)()A.粒子散射試驗B.天然放射現(xiàn)象C.陰極射線發(fā)覺D.倫琴射線發(fā)覺B2.放射性元素半衰期是()A.質(zhì)量減小二分之一需要時間B.原子量降低二分之一需要時間C.原子核全部衰變所需時間二分之一D.原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要時間D第17頁4.相關(guān)科學(xué)家和包括事實，正確說法是（）A.居里夫婦用粒子轟擊鋁箔時發(fā)覺了正電子B.盧瑟福原子結(jié)構(gòu)學(xué)說成功地解釋了氫原子發(fā)光現(xiàn)象C.麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波存在，赫茲用試驗方法給予了證實D.玻爾建立了量子理論，解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象3.α射線本質(zhì)是()A.電子流B.高速電子流C.光子流D.高速氦核流DAC第18頁核反應(yīng)核能質(zhì)能方程第19頁1、放射性元素經(jīng)過——————次衰變和————次衰變后變成了穩(wěn)定元素64課前熱身2.下面哪些事實證實了原子核含有復(fù)雜結(jié)構(gòu)()A.粒子散射試驗B.天然放射現(xiàn)象C.陰極射線發(fā)覺D.倫琴射線發(fā)覺B第20頁一、核能

1.核能：核子結(jié)合為原子核時釋放能量或原子核分解為核子時吸收能量，叫做原子核結(jié)合能，亦稱核能.取得核能兩個基本路徑是重核裂變和輕核聚變.2.質(zhì)量虧損：組成原子核核子質(zhì)量之和與原子核質(zhì)量之差叫做質(zhì)量虧損；

注:任何一個原子核質(zhì)量總是小于組成它全部核子質(zhì)量之和.第21頁3.愛因斯坦質(zhì)能方程：①凡含有質(zhì)量物體都含有能量，物體質(zhì)量和能量間關(guān)系為：E=mc2②若原子核質(zhì)量虧損為△m，對應(yīng)釋放能量為△E=△mc2.

在非國際單位里，能夠用1u=931.5MeV。它表示1原子質(zhì)量單位質(zhì)量跟931.5MeV能量相對應(yīng)。而1eV=1.610-19J第22頁

4.注意：①核反應(yīng)過程中需遵照三個守恒律：電荷數(shù)守恒定律、質(zhì)量數(shù)守恒定律和動量守恒定律；②質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量損失也不是質(zhì)量消失了，所以不能說與質(zhì)量守恒定律相矛盾；③不能了解為質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，質(zhì)量和能量分別是物質(zhì)屬性之一，不能等同.第23頁二、核反應(yīng)1.重核裂變：重核俘獲一個中子后分裂成中等質(zhì)量核，同時釋放出核能反應(yīng)，叫重核裂變。

(1)鏈式反應(yīng)：重核裂變時放出幾個中子，再引發(fā)其它重核裂變而使裂變反應(yīng)不停進行下去（原子彈原理）。為使裂變鏈式反應(yīng)輕易發(fā)生，最好利用鈾235.(2)臨界體積：能發(fā)生鏈式反應(yīng)最小體積.(3)反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)：核燃料、減速劑、鎘棒、防護層.第24頁2.輕核聚變：一些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大核，同時釋放出更多核能反應(yīng)，叫輕核聚變。聚變反應(yīng)釋放能量比裂變釋放能量更多。

（需要幾百萬度高溫）3.熱核反應(yīng)：在極高溫度下輕核產(chǎn)生聚變反應(yīng)，為氫彈工作原理.第25頁1.關(guān)于核能，以下說法中正確是（）A.核子結(jié)合成原子核時，需吸收能量B.核子結(jié)合成原子核時，能放出能量C.不一樣核子結(jié)合成原子核時，所需吸收能量相同D.使一個氘核分解成一個中子和一個質(zhì)子時，吸收能量是一個恒定值BD練習(xí)第26頁2.質(zhì)子質(zhì)量為mp，中子質(zhì)量為mn，它們結(jié)合成質(zhì)量為m氘核，放出能量應(yīng)為()A.（mp+mn-m）c2B.(mp+mn)c2C.mc2D.(m-mp)c2A第27頁3.以下核反應(yīng)屬于裂變反應(yīng)是()A.B.C.D.D衰變衰變?nèi)斯ず宿D(zhuǎn)變裂變第28頁4.質(zhì)子、中子和氘核質(zhì)量分別為ｍ１、ｍ２、ｍ３，質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時，發(fā)出γ射線，已知普朗克恒量為ｈ，真空中光速為ｃ，則γ射線頻率υ＝______．解析：質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核：這個核反應(yīng)質(zhì)量虧損為：依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程：此核反應(yīng)放出能量：以γ射線形式放出，第29頁5.有一物理現(xiàn)象發(fā)覺與研究對當代社會發(fā)展產(chǎn)生了重大影響：它改變了原有能源結(jié)構(gòu)，改變了國家間軍事斗爭策略，給人類帶來了喜也帶來了憂。這一發(fā)覺指是（）A.電磁波發(fā)覺B.X射線發(fā)覺C.重核裂變發(fā)覺D.輕核聚變發(fā)覺C第30頁6.太陽內(nèi)部連續(xù)不停地發(fā)生著4個質(zhì)子聚變?yōu)?個氦核熱核反應(yīng)，這種核反應(yīng)釋放大量能量就是太陽能源。（1）寫出這個核反應(yīng)方程———————————（2）這種熱核反應(yīng)我們稱為（）A.聚變B.裂變C.衰變D.鏈式反應(yīng)A第31頁歷史

歷史wqf38xtz斷言會試由禮部主持那個人？”韓哲軒一句話像箭一樣正中慕容凌娢心臟。這讓她怎么回答呢？真是哪壺不開提哪壺。裝作不認識自己就算了，竟然還有意提起這么尷尬事情……“我……”慕容凌娢惱不能行，可是礙于有韓皓澤和百蝶在場，所以不好發(fā)作?！霸谙马n哲軒，久聞白綾姑娘大名，今日得以相見……”韓哲軒若無其事笑了笑，慕容凌娢是越聽越生氣。拆了他人臺，又一本正經(jīng)寒暄……虛偽，人面獸心，衣冠禽獸！不過要真計較起來，只能顯得我小氣了，好漢不吃眼前虧。忍字頭上有一把刀，而慕容凌娢以為現(xiàn)在自己就像掛在刀尖上那一點……“白綾姑娘你要知道，全部事情都不是絕正確?！表n皓澤開口道，“很多事情在沒有結(jié)束時最好不要妄下結(jié)論?！薄笆恰拙c知錯了?！蹦饺萘鑺窝b出一副悲痛欲絕表情，趕快演完吧，演完我還要回去休息呢?！鞍坠媚锖五e之有，我確實費了不少時間才得到主持會試權(quán)利。”沒想到這韓皓澤還算大度，并沒有為難慕容凌娢。只是……像會試這種大型考試主考官怎么會這么輕易透露出來呢？此地不能久留，說不定多聽了什么東西就會被殺人滅口。想到這慕容凌娢起身便走。“百蝶樓主，白綾有些累，先行退下了?！薄鞍拙c……”百蝶想了想，沒有攔她。“六哥，這里挺無聊，我先回去了?！表n哲軒也找了個借口走了出來?！鞍拙c～”他有意拖長聲音喊道。“你還敢出來！”慕容凌娢可怕氣場瞬間暴發(fā)，像惡魔一樣籠罩著韓哲軒，“你是不是想害死我??？”“怎么會，我只不過是提醒一下我六哥你主要性而已。”韓哲軒說道，“其實像你這種人，他根本就不會記住。因為沒有記住必要?！薄澳且撬衲阋粯佑洺鹞也痪屯炅寺?！”“首先，我并不以為自己記仇。第二，這里沒有順*快遞，也沒有水表，你不用擔(dān)心被查水表。第三，就算他真記仇，要誅你九族，也得看看他有沒有穿越方法了。綜合以上幾點，你沒有必要怕他啊?！薄靶行行?，我知道了?！蹦饺萘鑺畏?/p>