全國通用版2018年高考物理大一輪復習第十二章原子與原子核第2課時原子結構與原子核課件第一頁，共37頁。第2課時原子結構與原子核第二頁，共37頁。回扣教材考點掃描真題在線第三頁，共37頁。回扣教材·梳理知識

夯基礎知識整合一、原子的核式結構1.電子的發現:英國物理學家

發現了電子.2.α粒子散射實驗:1909～1911年,英籍物理學家

和他的學生進行了用α粒子轟擊金箔的實驗,實驗發現絕大多數α粒子穿過金箔后基本上仍沿

的方向前進,但有少數α粒子發生了大角度偏轉,偏轉的角度甚至大于90°,也就是說它們幾乎被“撞”了回來.3.原子的核式結構模型:在原子中心有一個很小的核,原子全部的

.和幾乎全部

都集中在核里,帶負電的電子在核外空間繞核旋轉.二、原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素1.原子核的組成:原子核是由

和中子組成的,原子核的電荷數等于核內的

.湯姆孫盧瑟福原來正電荷質量質子質子數第四頁，共37頁。2.天然放射現象(1)天然放射現象放射性元素

地發出射線的現象,首先由貝可勒爾發現.天然放射現象的發現,說明

具有復雜的結構.(2)放射性和放射性元素物質發射射線的性質叫

.具有放射性的元素叫

元素.(3)三種射線:放射性元素放射出的射線共有三種,分別是

射線、

射線、

射線(4)放射性同位素的應用與防護①放射性同位素:有

放射性同位素和

放射性同位素兩類,放射性同位素的化學性質相同.②應用:消除靜電、工業探傷、作

等.③防護:防止放射性對人體組織的傷害.自發原子核放射性放射性αβγ天然人工示蹤原子第五頁，共37頁。3.原子核的衰變(1)衰變:原子核放出α粒子或β粒子,變成另一種

的變化稱為

的衰變.(3)半衰期:放射性元素的原子核有

發生衰變所需的時間.半衰期由原子核內部自身的因素決定,跟原子所處的

、

無關.原子核原子核半數物理化學狀態第六頁，共37頁。三、核力與核能1.核力(1)含義:原子核里的

間存在互相作用的核力,核力把核子緊緊地束縛在核內,形成穩定的原子核.(2)特點:核力是

的一種表現;核力是短程力,作用范圍在1.5×10-15m之內;每個核子只跟

的核子發生核力作用.2.核能(1)結合能:把構成原子核而結合在一起的

分開所需的能量.(2)質能方程:一定的能量和一定的質量相聯系,物體的總能量和它的質量成正比,即E=

.核子在結合成原子核時出現質量虧損Δm,其能量也要相應減少,即ΔE=

.核子強相互作用(強力)鄰近核子mc2Δmc2第七頁，共37頁。四、獲得核能的途徑1.重核裂變(1)定義:質量數較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質量數

的原子核的過程.2.輕核聚變(1)定義:兩個輕核結合成質量

的核的反應過程.(2)特點:平均每個核子放出的能量比裂變反應中平均每個核子放出的能量大3～4倍;聚變反應比裂變反應更劇烈;對環境污染較小;自然界中聚變反應原料豐富.較小較大第八頁，共37頁。問題思考1.鈾238核放出一個α粒子后,成為一個新核釷234核,釷234核也具有放射性,它能放出一個β粒子而變為鏷234核,衰變后情景如圖所示.選修3-5P70圖19.2-1選修3-5P70圖19.2-2第九頁，共37頁。(1)寫出鈾238的α衰變方程,α射線是什么物質?(2)寫出釷234的β衰變方程,β射線是什么物質?(3)已知釷234的半衰期是24天,1g釷經過48天后還剩多少?(3)0.25g第十頁，共37頁。2.用中子轟擊鈾235的實驗中發現,生成物中有鋇和氪,同時放出3個中子,其示意圖如圖所示.選修3-5P83圖19.6-1第十一頁，共37頁。(1)寫出鈾核裂變為鋇和氪的核反應方程.(2)已知鈾核、鋇核、氪核和中子的質量分別為m1,m2,m3和m4,求這個核反應中的質量虧損Δm.(3)求這個核反應中釋放的核能ΔE(用第(2)問中的字母表示).(2)質量虧損Δm=(m1+m4)-(m2+m3+3m4)=m1-m2-m3-2m4.(3)釋放的核能ΔE=Δmc2=(m1-m2-m3-2m4)c2.答案:見解析第十二頁，共37頁。考點掃描·重點透析

通熱點考點一原子的核式結構要點透析1.湯姆孫原子模型原子里面帶正電荷的物質均勻分布在整個原子球體中,而帶負電的電子則一粒粒鑲嵌在球內.2.α粒子散射實驗(1)實驗裝置:如圖所示.(2)實驗結果:α粒子穿過金箔后,絕大多數沿原來方向前進,少數發生較大角度偏轉,極少數偏轉角度大于90°,甚至被彈回.第十三頁，共37頁。3.α粒子散射實驗結果分析(1)核外電子不會使α粒子的速度發生明顯改變.(2)湯姆孫模型不能解釋α粒子的大角度散射.(3)絕大多數α粒子沿直線穿過金箔,說明原子中絕大部分是空的;少數α粒子發生較大角度偏轉,反映了原子內部集中存在著對α粒子有斥力的正電荷;極少數α粒子甚至被“撞了回來”,反映了個別α粒子正對著質量比α粒子大得多的物體運動時,受到該物體很大的斥力作用.第十四頁，共37頁。典例突破?核心點撥?α粒子散射的原因是α粒子與原子核之間的庫侖力作用的結果,在此過程中,電場力做功導致動能與電勢能之間的轉化.解析:由α粒子散射實驗的結果可知,絕大多數α粒子經過金箔后,仍沿原來的方向前進,選項A錯誤;α粒子在接近原子核的過程中,庫侖力做負功,動能減少,電勢能增加,選項B錯誤;α粒子離開原子核的過程中,庫侖力做正功,動能增大,電勢能減小,選項C錯誤;當α粒子靠近原子核運動時,α粒子的動能轉化為電勢能,達到最近距離時,動能全部轉化為電勢能,可以估算出原子核的大小,選項D正確.答案:D【例1】(2016·云南昆明調研)關于α粒子散射實驗,下列說法正確的是()A.絕大多數α粒子經過金箔后,發生了角度不太大的偏轉B.α粒子在接近原子核的過程中,動能減少,電勢能減少C.α粒子離開原子核的過程中,動能增大,電勢能增大D.對α粒子散射實驗的數據進行分析,可以估算出原子核的大小第十五頁，共37頁。α粒子散射實驗的原因α粒子通過金箔后發生散射的原因是α粒子與金原子核之間的庫侖斥力,兩者靠的越近庫侖力越大,偏轉角越大,離的越遠庫侖力越小,偏轉角越小.誤區警示第十六頁，共37頁。1.導學號

00622810[α粒子散射實驗現象](2016·武漢質檢)在盧瑟福α粒子散射實驗中,金箔中的原子核可以看做靜止不動,下列各圖畫出的是其中兩個α粒子經歷金箔散射過程的徑跡,其中正確的是()即時鞏固解析:金箔中的原子核與α粒子都帶正電,α粒子接近原子核過程中受到斥力而不是引力作用,選項A,D錯誤;由原子核對α粒子的斥力作用及物體做曲線運動的條件,可知曲線軌跡的凹側應指向受力一方,選項B錯誤,C正確.C第十七頁，共37頁。解析:玻爾的理論成功地說明了原子的穩定性和氫原子光譜的實驗規律,選項A正確;盧瑟福的α粒子散射實驗說明原子中絕大部分是空的;α粒子受到較大的庫侖力作用;α粒子在原子中碰到了比它質量大得多的東西,否定了湯姆孫關于原子結構的“西瓜模型”,但也不能說明原子內部存在帶負電的電子,也不能解釋原子的穩定性,選項B,C錯誤,D正確.2.[玻爾原子模型及α粒子散射實驗](2016·山東威海質檢)(多選)關于原子結構,下列說法正確的是()A.玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規律B.盧瑟福核式結構模型可以很好地解釋原子的穩定性C.盧瑟福的α粒子散射實驗表明原子內部存在帶負電的電子D.盧瑟福的α粒子散射實驗否定了湯姆孫關于原子結構的“西瓜模型”AD第十八頁，共37頁。考點二原子核的衰變規律要點透析1.衰變規律及實質(1)兩種衰變的比較(2)γ射線:γ射線經常是伴隨著α衰變或β衰變同時產生的,其實質是放射性原子核在發生α衰變或β衰變的過程中,蘊藏在核內的能量會釋放出來,使產生的新核處于高能級,這時它要向低能級躍遷,能量以γ光子的形式輻射出來.第十九頁，共37頁。式中N原,m原表示衰變前的放射性元素的原子數和質量,N余,m余表示衰變后尚未發生衰變的放射性元素的原子數和質量,t表示衰變時間,τ表示半衰期.第二十頁，共37頁。典例突破第二十一頁，共37頁。答案:BCD第二十二頁，共37頁。反思總結半衰期的三點提醒(1)半衰期是一個統計規律,對少數原子核不適用.(2)原子核質量減少一半與原子核有半數發生衰變概念不同.(3)半衰期的大小是由原子核內部自身因素決定的,與外部條件無關.第二十三頁，共37頁。即時鞏固1.[三種射線](2016·江蘇無錫質檢)如圖所示,放射性元素鐳衰變過程中釋放出α,β,γ三種射線,分別進入勻強電場和勻強磁場中,下列說法正確的是()A.①表示γ射線,③表示α射線B.②表示β射線,③表示α射線C.④表示α射線,⑤表示γ射線D.⑤表示β射線,⑥表示α射線C解析:α射線是高速氦核流,帶正電,垂直進入勻強電場后,受電場力作用向右(負極板一側)偏轉,β射線是高速電子流,帶負電,應向左(正極板一側)偏轉,γ射線是高頻電磁波,不帶電,不偏轉,選項A,B錯誤;射線垂直進入勻強磁場,根據左手定則判定選項C正確,D錯誤.第二十四頁，共37頁。2.導學號

00622811[半衰期的計算](2016·安徽江南十校聯考)應用放射性元素的衰變規律,可以測定礦石、地層的生成年代.已知238U半衰期為4.5×109年,假設某種礦石中一個238U衰變后最終形成一個穩定的206Pb,且礦石在形成的時候不含206Pb.現對該礦石檢測時發現其中含有的238U和206Pb的原子個數的比值是1∶7,則該礦石的年齡為()A.4.5×109年 B.9×109年C.13.5×109年 D.18×109年C第二十五頁，共37頁。3.[放射現象及衰變](2014·全國Ⅰ卷,35)(多選)關于天然放射性,下列說法正確的是()A.所有元素都能發生衰變B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D.α,β和γ三種射線中,γ射線的穿透能力最強E.一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ三種射線BCD解析:原子序數大于或等于83的元素,都能發生衰變,A錯誤;放射性、半衰期都與元素所處的物理、化學狀態無關,B,C正確;三種射線α,β,γ穿透能力依次增強,D正確;原子核發生α或β衰變時常常伴隨γ光子放出,但同一原子核不會同時發生α,β衰變,E錯誤.第二十六頁，共37頁。考點三核反應方程核能的計算1.核反應的四種類型第二十七頁，共37頁。2.核反應方程式的書寫(2)掌握核反應方程遵守的規律,由于核反應不可逆,所以書寫核反應方程式時只能用“→”表示反應方向.(3)核反應過程中質量數守恒,電荷數守恒.3.核能(1)核子在結合成原子核時出現質量虧損Δm,其能量也要相應減少,即ΔE=Δmc2.(2)原子核分解成核子時要吸收一定的能量,相應的質量增加Δm,吸收的能量ΔE=Δmc2.(3)結合能:原子核分解成自由核子時所需的最小能量為原子核的結合能.比結合能:是結合能與核子數的比值,比結合能越大,原子核越穩定.第二十八頁，共37頁。(4)核能釋放的兩種途徑①較重的核分裂為中等質量大小的核;②較輕的核結合成質量較重的核,核子的比結合能都會增加,都可以釋放核能.(5)核能的計算方法①根據ΔE=Δmc2計算,計算時Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”.②根據ΔE=Δm×931.5MeV計算.計算時Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”.第二十九頁，共37頁。典例突破【例3】(多選)關于原子核的結合能,下列說法正確的是()A.原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能?核心點撥?核反應是釋放能量還是吸收能量,從計算角度看是質量虧損還是質量增加,即核子平均質量的變化,但其實質是其比結合能的變化,比結合能增加釋放能量,比結合能減小吸收能量.解析:原子核分解成自由核子時需要的最小能量就是原子核的結合能,選項A正確;重原子核在衰變過程中釋放能量,衰變產物更穩定,即衰變產物的比結合能更大,衰變前后核子數不變,因此原子核衰變產物的結合能之和一定大于衰變前的結合能,選項B正確;銫原子核的核子數少,因此其結合能小,選項C正確;比結合能越大的原子核越穩定,選項D錯誤.答案:ABC第三十頁，共37頁。方法總結原子核穩定程度的判斷方法(1)利用比結合能判斷: