鲁科版高中物理选修3-5：《原子核结构》课件2-新版.ppt

1、原子核结构原子核结构原子核的人工转变原子核的人工转变用人工的方法使原子核发生转变的过程用人工的方法使原子核发生转变的过程例如：用天然放射性元素放出的高速粒子轰击例如：用天然放射性元素放出的高速粒子轰击原子核。原子核。一、质子的发现：一、质子的发现：实验装置：实验装置：粒子轰击氮核粒子轰击氮核放射源放射源显微镜显微镜银银箔箔荧光屏荧光屏C氮气氮气现象现象:容器里充有氮气时，从荧光屏上看到闪光容容器里充有氮气时，从荧光屏上看到闪光容器里充有氧气或二氧化碳时，从荧光屏上看不到闪器里充有氧气或二氧化碳时，从荧光屏上看不到闪光光 推理推理:闪光是由于闪光是由于粒子击中氮核后产生的能粒子击中氮核后产生的能

2、量较大的新粒子形成的量较大的新粒子形成的 HeYHMZ424211HeYPMZ424211或或 测出新粒子的质量、电量，确认为氢原测出新粒子的质量、电量，确认为氢原子核，称为子核，称为质子质子符号：符号：1919年卢瑟福发现了质子：年卢瑟福发现了质子：质子是原子核的组成部分质子是原子核的组成部分问题问题:质子是质子是粒子直接从氮核打出的？还粒子直接从氮核打出的？还是是粒子进入氮核，形成一个复核，复核粒子进入氮核，形成一个复核，复核发生衰变时放出的？发生衰变时放出的？检验检验:根据云室中的径迹根据云室中的径迹质子是形成不稳定的复质子是形成不稳定的复核衰变时放出的核衰变时放出的核反应方程：核反应方

3、程：He42147 N O178H11F189He42147 N O178H11核反应方程两边总的质量数和电荷数守恒核反应方程两边总的质量数和电荷数守恒 问题：实际上绝大多数原子核的电荷数只是质量数的问题：实际上绝大多数原子核的电荷数只是质量数的一半或者还少一些。一半或者还少一些。卢瑟福预言：卢瑟福预言：原子核内应该还存在着质量跟质子差原子核内应该还存在着质量跟质子差不多的不带电的中性粒子，并将这种粒子称为中子。不多的不带电的中性粒子，并将这种粒子称为中子。实验实验二、中子的发现二、中子的发现 思考：是否思考：是否射线？怎样证明？射线？怎样证明？现象：这种不可见的粒子在电场、磁场中不偏转，现象

4、：这种不可见的粒子在电场、磁场中不偏转，贯穿本领极大。贯穿本领极大。？小居里夫妇认为是能量很高的小居里夫妇认为是能量很高的射线射线19321932年，查得威克发现中子年，查得威克发现中子:计算：使石蜡放出大能量质子，所需计算：使石蜡放出大能量质子，所需光子的光子的能量能量55MeV55MeV，而，而不可见的粒子的能量为不可见的粒子的能量为7MeV测定其速度小于测定其速度小于C/10 C/10 表明它不是表明它不是射线射线 通过与氢核的碰撞通过与氢核的碰撞,测定其质量测定其质量m mX XmmH H，即与氢核，即与氢核(质子质子)质量相当质量相当 中子中子符号：符号：n10核反应方程：核反应方程

5、：为什么说中子的发现是物理学史上的一件大事？为什么说中子的发现是物理学史上的一件大事？He4294 Be C126n10中子是原子核的组成部分中子是原子核的组成部分用用粒子轰击铍原子核发现了中子。粒子轰击铍原子核发现了中子。原子核由中子和质子组成，它们统称为原子核由中子和质子组成，它们统称为核子核子原于核的原于核的电荷数电荷数等于它的质子数，原子核的等于它的质子数，原子核的质量数质量数等于质子数和中子数之和等于质子数和中子数之和 核子间存在核力作用核子间存在核力作用三、原子核的组成三、原子核的组成XAZ核电荷数核电荷数质子数质子数核外电子数核外电子数质量数质量数质子数质子数+中子数中子数 核力

6、特征：核力特征：短程力。短程力。0.810-15米米210-15米，很强引力米，很强引力，约为库仑斥约为库仑斥力的力的100倍；倍；210-15米距离增大，急剧减小；米距离增大，急剧减小；只与相邻核子作用只与相邻核子作用 核力本质还不清楚。核力本质还不清楚。解释发生解释发生衰变和衰变和衰变时原子核发生的变化。衰变时原子核发生的变化。n10H11e01-核内放出电子原因：中子转化成质子和电子核内放出电子原因：中子转化成质子和电子 说明：说明：用人工方法得到放射性同位素，这是一用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现。后来用个很重要的发现。后来用质子、氘核质子、氘核(2 21 1H)H)、

7、中子和、中子和光子光子轰击原子核，也得到了各种放射性同位素。天轰击原子核，也得到了各种放射性同位素。天然放射性同位素只不过六十几种，而今天人工制造然放射性同位素只不过六十几种，而今天人工制造的放射性同位素已达一千多种，每种元素都有了放的放射性同位素已达一千多种，每种元素都有了放射性同位素。放射性同位素在地质、冶金、石油工射性同位素。放射性同位素在地质、冶金、石油工业、农业、医学、考古等领域内得到了广泛的应用。业、农业、医学、考古等领域内得到了广泛的应用。总结：总结：原子核的人工转变原子核的人工转变2.2.查德威克发现中子：查德威克发现中子：+N7 714O81717H11+He24Be4 49

8、C6 61212n01+He24+1.1.卢瑟福发现质子：卢瑟福发现质子：电子电子电子：原子电子：原子的组成部分，的组成部分，位于原子的位于原子的外围，带负外围，带负电的小微粒。电的小微粒。质子质子质子：原子核质子：原子核的组成部分，的组成部分，带正电的小微带正电的小微粒，一个质子粒，一个质子带一个单位的带一个单位的正电荷。正电荷。中子中子 原子核的原子核的组成部分，组成部分，不带电的不带电的小微粒。小微粒。电子，质子和中子是组成物质的基本粒子电子，质子和中子是组成物质的基本粒子对基本粒子的认识是随科学进步而发展的现在已经发现的基本粒子超过了400多种，分为：轻子，强子和媒介子目前认为：夸克，

9、轻子和媒介子是今日的“基本粒子”基本粒子不基本基本粒子不基本基本粒子不基本基本粒子不基本一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成 质子、中子、介子、轻子、光子等统称质子、中子、介子、轻子、光子等统称为基本粒子。为基本粒子。基本粒子之间的相互转化是因为存在着基本粒子之间的相互转化是因为存在着引力、电磁力、引力、电磁力、弱力和强力四种自然力的弱力和强力四种自然力的相互作用。相互作用。kXXeSrnU1365490381023592例、例、在核反应方程式在核反应方程式A AX X是中子，是中子

10、，k=9k=9B BX X是中子，是中子，k=10k=10C CX X是质子，是质子，k=9k=9D DX X是质子，是质子，k=10k=10中中()()B B1.1.下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子子()()A.A.射线探伤仪射线探伤仪 B.B.利用含有放射性碘利用含有放射性碘131131的油，检测地下输的油，检测地下输油管漏油情况油管漏油情况 C.C.利用钴利用钴6060治疗肿瘤等疾病治疗肿瘤等疾病 D.D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律用以检测确定农作物吸收养分的规律BD思

11、考与研讨思考与研讨2.2.用哪种方法可以减缓放射性元素的衰变用哪种方法可以减缓放射性元素的衰变()()A.A.把该元素放在低温处把该元素放在低温处 B.B.把该元素密封在很厚的铅盒里把该元素密封在很厚的铅盒里 C.C.把该元素同其它的稳定元素结合成化把该元素同其它的稳定元素结合成化合物合物 D.D.上述方法均不可以上述方法均不可以思考与研讨思考与研讨D3.3.下面关于放射性同位素的说法中正确的下面关于放射性同位素的说法中正确的是是()()（A A）磷的放射性同位素原子核与一般磷原磷的放射性同位素原子核与一般磷原子核中的中子数相同子核中的中子数相同 （B B）磷的放射性同位素原子核与一般磷原磷的

12、放射性同位素原子核与一般磷原子核中的核子数相同子核中的核子数相同 （C C）在医学上可以利用放射性同位素的射在医学上可以利用放射性同位素的射线治疗某些疾病线治疗某些疾病 （D D）有的放射性同位素可以放出正电子，有的放射性同位素可以放出正电子，而后变成另一种新元素而后变成另一种新元素CDCD思考与研讨思考与研讨美国斯坦福大学的斯坦福直线加速器中心美国斯坦福大学的斯坦福直线加速器中心(Stanford Linear Accelerator Center，简称，简称SLAC)所建造的粒子所建造的粒子加速器，用作研究物质与反物质的分别。加速器，用作研究物质与反物质的分别。费米国立加速器实验室（Fermi National Accelerator Laboratory，缩写：Fermilab或 FNAL，