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2019-2020年高中物理 《原子核結構》教案 滬科版選修3-5 一、教學目標 1、知識與技能 (1)了解質子、中子的發(fā)現(xiàn)過程，知道原子核的組成以及同位素概念，知道核反應方程的書寫規(guī)則。 (2)理解什么是“天然放射現(xiàn)象”，掌握天然放射線的性質； (3)掌握原子核衰變規(guī)律，理解半衰期概念； 2、過程與方法 結合天然放射線的探測問題，提高學生綜合運用物理知識的能力 3、情感、態(tài)度與價值觀 在復習過程中，適當介紹天然放射性的發(fā)現(xiàn)過程，以及有關科學家的事績，對學生進行科學道德與唯物史觀的教育 二、重點、難點分析 1．重點． (1)衰變規(guī)律； (2)用電場和磁場探測天然射線的基本方法． 2．難點：用力學和電學知識如何分析天然射線的性質． 三、主要教學過程 （一）原子核結構 1、介紹盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核的實驗 1919年盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的實驗，發(fā)現(xiàn)一種新粒子，測定這種粒子的質量和電量，確定它就是氫原子核，又叫做質子，通常用符號 發(fā)現(xiàn)質子的方程：(盧瑟福) 2、介紹中子的發(fā)現(xiàn) 1930年發(fā)現(xiàn)用α粒子轟擊鈹時會產生一種看不見的貫穿能力很強的不帶電粒子，盧瑟福的學生查德威克進一步研究證明了這種粒子質量與質 發(fā)現(xiàn)中子的方程：(查德威克) 3、原子核的組成 原子核的核電荷數(shù)Z等于質子數(shù)，也等于門捷列夫周期表中的原子序數(shù)。任何一個元素的素，N表示核內的中子數(shù)，A=N+Z。一般只需寫成AX就可以代表一個特定的核素，因為任何一確定的元素X它在周期表中的位置是確定的，即原子序數(shù)Z是確定的，而質子數(shù)與原子序數(shù)相等，中子則為質量數(shù)與質子數(shù)之差即N=A-Z。 　 同位素：電荷數(shù)相同中子數(shù)不同的原子互稱同位素 有些同位素具有放射性叫做放射性同位素其主要應用是： 　　① 利用它的射線作探測或輻射等. 　?、?作為示蹤原子. 4、核反應方程 　　常見的核反應分為衰變、人工轉變、裂變、聚變等幾種類型. 無論寫哪種類型的核反應方程都應注意以下幾點 　　(1) 必須遵守電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒的規(guī)律 (2) 核反應方程中的箭頭(→)表示核反應進行的方向. 不能把箭頭寫成等號. (3) 在寫核反應方程時，應先將已知原子核和已知粒子的符號填入核反應方程一般形式的適當位置上，然后根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒規(guī)律計算出未知核(或未知粒子)的電荷數(shù)和質量數(shù)，最后根據(jù)未知數(shù)(或未知粒子)的電荷數(shù)確定它們是哪種元素(或哪種粒子)，并在核反應方程一般形式中的適當位置填寫上它們的符號. (二)天然放射現(xiàn)象 1．天然放射現(xiàn)象：某種物質自發(fā)地放射出看不見的射線的現(xiàn)象． 2．原子核的衰變：某種元素原子核自發(fā)地放出射線粒子后，轉變成新的元素原子核的現(xiàn)象． 3．天然放射線的性質．(見下表) 說明電離本領和貫穿本領之間的關系：α粒子是氦原子核，所以有很強的奪取其它原子的核外電子的能力，但以損失動能為代價換得原子電離，所以電離能力最強的α粒子，貫穿本領最弱；而γ光子不帶電，只有激發(fā)核外電子躍遷時才會將原子電離，所以電離能力最弱而貫穿本領最強． 名稱 構成 電量(e) 質量(u) 射出速度 電離能力 貫穿本領 α 氦核 +2 4 0.1c 最強 最弱 β 電子 -1 0.9c 較強 較強 γ 光子 0 0 c 最弱 最強 4．衰變規(guī)律． (1)遵從規(guī)律： 質量數(shù)守恒(說明與“質量守恒定律”之區(qū)別)； 電荷數(shù)守恒； 動量守恒； 說明：γ衰變是原子核受激發(fā)產生的，一般是伴隨α衰變或β衰變進行的，即衰變模式是：α+γ，β+γ，沒有α+β+γ這種模式！ α衰變的本質：原子核內兩個質子兩個中子抱成團，從原子核內跳出 β衰變的本質：原子核內中子分裂成電子和質子，電子跑掉，質子留下 (3)半衰期：放射性原子核有半數(shù)發(fā)生衰變的時間 說明：某種原子核的半衰期與物理環(huán)境和化學環(huán)境無關，是核素自身性質的反映．衰變是一種統(tǒng)計行為，大量原子核的群體中，經過一定時間將有一定比例的原子核發(fā)生衰變。 例1平衡下列衰變方程： 中放出的能量都轉化為α粒子和氧核的動能． (1)α粒子與氡核的動能之比； (2)若α粒子與氡核的運動方向與勻強磁場的磁感線垂直，畫出軌跡示意圖，并計算軌道半徑之比．