學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．[物理觀念]知道天然放射現(xiàn)象及三種射線的本質(zhì)，了解核子、同位素的基本觀念，知道原子核的組成。2.[科學(xué)思維]掌握三種射線的本質(zhì)，能夠利用磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)分它們，理解原子核的構(gòu)成，并能分析、解決相關(guān)問題，提高解題能力。3.[科學(xué)探究]通過利用磁場(chǎng)探究三種射線的本質(zhì)，學(xué)習(xí)用α粒子轟擊原子核發(fā)現(xiàn)核子，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，提高觀察與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?.[科學(xué)態(tài)度與責(zé)任]體會(huì)科學(xué)家們探索射線的艱辛，以及實(shí)事求是、不畏艱險(xiǎn)的科學(xué)精神，增強(qiáng)探究科學(xué)的意識(shí)。閱讀本節(jié)教材，回答第101頁的“問題”，并梳理必要的知識(shí)點(diǎn)。教材P101“問題”提示：1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，隨后幾年居里夫婦又發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙、鐳。科學(xué)家們用磁場(chǎng)和電場(chǎng)揭示了射線的本質(zhì)；后來，盧瑟福、查德威克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子，一步步揭開了原子核的秘密。一、(1)1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性。(2)①放射性：物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)。②放射性元素：具有放射性的元素。③天然放射現(xiàn)象：放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象。(3)原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線。(4)瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強(qiáng)的新元素，命名為釙(Po)和鐳(Ra)。(1)α射線：實(shí)際上就是氦原子核，速度可達(dá)到光速的，其電離能力強(qiáng)，穿透能力較差，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米，用一張紙就能把它擋住。(2)β射線：是高速電子流，它速度很大，可達(dá)光速的99%，它的穿透能力較強(qiáng)，電離能力較弱，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。(3)γ射線：呈電中性，是能量很高的電磁波，波長(zhǎng)很短，在10－10m以下，它的電離作用更小，但穿透能力更強(qiáng)，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板或幾十厘米厚的混凝土。說明：元素的放射性與它以單質(zhì)還是化合物的形式存在無關(guān)，且天然放射現(xiàn)象不受任何物理變化、化學(xué)變化的影響。二、由質(zhì)子和中子組成，它們統(tǒng)稱為核子。具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱同位素。例如，氫有三種同位素分別為H、H、H。說明：同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，物理性質(zhì)一般不同。(1)放射性元素發(fā)出的射線的強(qiáng)度可以人工控制。(2)放射性元素的放射性都是自發(fā)的現(xiàn)象。(3)γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱。(4)在元素周期表中處在同一位置上，而質(zhì)量數(shù)不同的元素叫同位素。根據(jù)α、β和γ射線的本質(zhì)與特性，α射線穿透力最弱，一張黑紙即可阻擋，而β射線和γ射線則無法阻擋，因此選項(xiàng)A正確。γ射線是波長(zhǎng)極短的光子，不會(huì)引發(fā)核變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。在三種射線中，α射線的電離作用最強(qiáng)，所以選項(xiàng)C正確。β粒子即電子，源自原子核，故選項(xiàng)D正確。根據(jù)原子核內(nèi)各量的關(guān)系，核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，均為67，中子數(shù)為166減去67，即99。因此，核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為32。據(jù)此，選項(xiàng)A正確，而B、C、D錯(cuò)誤。對(duì)三種射線的理解(教師用書獨(dú)具)教材P102頁“思考與討論”答案提示：1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。試探究：(1)貝克勒爾是根據(jù)什么發(fā)現(xiàn)的天然放射現(xiàn)象？(2)貝克勒爾以后又是誰發(fā)現(xiàn)了兩種更強(qiáng)的放射性元素？提示：(1)貝克勒爾是根據(jù)鈾和含鈾的礦物質(zhì)能使用黑紙包住的照相底片感光，發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。(2)后來瑪麗·居里和她丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了釙、鐳兩種放射性元素。1．α、β、γ射線性質(zhì)、射線種類組成速度貫穿本領(lǐng)電離作用α射線α粒子是氦原子核eq\o\al(4,2)He約eq\f(1,10)c很小，一張薄紙就能擋住很強(qiáng)β射線β粒子是高速電子流eq\o\al(0,－1)e接近c(diǎn)很大，能穿過幾毫米厚的鋁板較弱γ射線波長(zhǎng)很短的電磁波等于c最大，能穿過幾厘米厚的鉛板很小2．三種射線在電場(chǎng)、(1)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，α射線偏轉(zhuǎn)半徑較大，β射線偏轉(zhuǎn)半徑較小，γ射線不偏轉(zhuǎn)，如圖所示。(2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，α射線偏離較小，β射線偏離較大，γ射線不偏離，如圖所示。如果一種元素具有放射性，那么不論它是以單質(zhì)的形式存在，還是以某種化合物的形式存在，放射性都不受影響。也就是說，放射性與元素存在的狀態(tài)無關(guān)，放射性僅與原子核有關(guān)。因此，原子核不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子核也存在著一定結(jié)構(gòu)。A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是α射線、思路點(diǎn)撥：(1)用左手定則可以判出其電性。(2)洛倫茲力不做功只改變速度方向，故軌跡是圓弧。根據(jù)左手定則，帶正電的α粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右射出后受到洛倫茲力向上，帶負(fù)電的β粒子受洛倫茲力向下，兩者軌跡均為圓弧。γ射線不帶電，因此做直線運(yùn)動(dòng)。故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，A正確。C選項(xiàng)正確。若在鉛盒與熒光屏之間增設(shè)一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，鑒于α粒子速度接近光速，而β粒子速度亦近似光速，故二者在混合場(chǎng)中不可能均沿直線運(yùn)動(dòng)，因此D選項(xiàng)錯(cuò)誤。(1)知道三種射線帶電的性質(zhì)，α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電。α、β是實(shí)物粒子，而γ射線是光子流，屬于電磁波的一種。(2)在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中，通過其受力及運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的大小來判斷α和β射線，由于γ射線不帶電，故運(yùn)動(dòng)軌跡仍為直線。(3)α射線穿透能力較弱，β射線穿透能力較強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)。1．如圖所示，放射性元素鐳釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中________是α射線，________是β射線，________是γ射線。[解析]由放射現(xiàn)象中α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，γ射線不帶電，結(jié)合在電場(chǎng)與磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)可知②⑤是γ射線，③④是α射線。[答案]③④、①⑥、原子核的組成盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，猜想預(yù)言了中子的存在，1932年盧瑟福的學(xué)生查德威克通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這個(gè)猜想。如圖為查德威克實(shí)驗(yàn)示意圖，用天然放射性元素釙(Po)放射的α射線轟擊鈹時(shí)會(huì)產(chǎn)生粒子流A，用粒子流A轟擊石蠟時(shí)，會(huì)打出粒子流B。試探究：(1)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中粒子流A是什么粒子？(2)粒子流B又是什么粒子？提示：(1)A為中子流。(2)B為質(zhì)子流。因?yàn)槭炛泻写罅繗湓?，轟擊石蠟的粒子流為中子流，從石蠟中打出的是質(zhì)子流。原子核是由質(zhì)子、中子構(gòu)成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。不同的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的個(gè)數(shù)并不相同。(1)符號(hào)：X。(2)基本關(guān)系：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù)。質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)量，進(jìn)而影響元素的化學(xué)性質(zhì)。同種元素的質(zhì)子數(shù)一致，核外電子數(shù)相同，因此化學(xué)性質(zhì)相同。盡管它們的中子數(shù)可能不同，導(dǎo)致物理性質(zhì)有所差異。把具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核互稱為同位素?！纠?】已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核的質(zhì)量數(shù)是226。試問：(1)鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子？幾個(gè)中子？(2)鐳核所帶電荷量是多少？(3)若鐳原子呈電中性，它核外有幾個(gè)電子？思路點(diǎn)撥：(1)質(zhì)子數(shù)與原子序數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)相等。(2)質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。[解析]鐳核的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，因此質(zhì)子數(shù)為88。中子數(shù)N可通過質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差計(jì)算得出，即N=A-Z=226-88=138。Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C。(3)鐳原子呈電中性，則核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，故核外電子數(shù)為88。[答案](1)88138(2)1.41×10－17核電荷數(shù)與原子核的電荷量不相同，組成原子核的質(zhì)子電荷量一致，因此原子核的電荷量是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍。我們稱核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為核電荷數(shù)，而這些質(zhì)子所帶電荷量的總和構(gòu)成原子核的電荷量。(2)原子核的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是不同的，也與元素的原子量不同。原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總數(shù)叫作核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和。在上題中，若Ra為一種鐳的同位素，當(dāng)Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，它們運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比是多少？[解析]帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，故有Bqv＝m，r＝。兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故＝＝。BC[A選項(xiàng)中，X核與Y核質(zhì)子數(shù)不同，非同位素，A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)中X核與Y核質(zhì)子數(shù)均為m，質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，互為同位素，B正確；C選項(xiàng)中X核內(nèi)中子數(shù)為n－m，Y核內(nèi)中子數(shù)同樣為n－m，因此中子數(shù)相同，C正確；U核含143個(gè)中子，而非235個(gè)中子，D錯(cuò)誤。1．物理觀念：放射性、三種射線、質(zhì)子、中子、同位素。2．科學(xué)思維：對(duì)三種射線本質(zhì)的論證，原子核的組成及同位素的應(yīng)用。3．物理方法：實(shí)驗(yàn)法、猜想法、計(jì)算法、假設(shè)法。C．用粒子轟擊氮、氟、鈉、CD[原子中除了帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的質(zhì)子，因此A錯(cuò)誤；對(duì)于中性原子而言，原子核中的質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)相等，故B錯(cuò)誤；正是通過α粒子轟擊原子核的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確；由于絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量之比大于核電荷數(shù)與質(zhì)子電荷數(shù)之比，從而確定原子核內(nèi)必有其他中性粒子，故D正確。]2．原子核中能放出α、β、A．原子核中有質(zhì)子、B．原子核中有質(zhì)子、C．原子核中有質(zhì)子、在放射性元素的原子核內(nèi)，2個(gè)質(zhì)子與2個(gè)中子緊密結(jié)合，有時(shí)作為一個(gè)整體釋放，形成α粒子。然而，這并不意味著α粒子是原子核的一部分。原子核里是沒有電子的，但中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子，并向核外釋放一個(gè)電子，這就是β粒子。原子核發(fā)出射線后處于高能級(jí)，在回到低能級(jí)時(shí)多余的能量以γ光子的形式輻射出來，形成γ射線，故原子核里也沒有γ粒子，故D正確。3．(多選)圖中P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成a、b、A．a(chǎn)為α射線、B．a(chǎn)為β射線、C．b為γ射線、D．b為α射線、BC[由題圖可知電場(chǎng)線方向向右，α射線帶正電，所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向一致，故α射線向右偏轉(zhuǎn)，即c為α射線。β射線帶負(fù)電，所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向相反，故β射線向左偏轉(zhuǎn)，即a為β射線。γ射線不帶電，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即b為γ射線。故選項(xiàng)B、C正確。4．關(guān)于圖中甲、乙、丙、B．乙圖中處于基態(tài)的氫原子能吸收能量為10.4甲圖中，A處觀察到大量閃光點(diǎn)，B處較多，C處較少，因此A錯(cuò)誤。乙圖顯示，基態(tài)氫原子吸收光子能量躍遷時(shí)，所需能量等于兩能級(jí)差。從基態(tài)躍遷至n=2能級(jí)所需的能量最小，為-3.4eV。eV－(－13.6eV)＝10.2eV，即吸收能量為10.2eV的光子，可以從基態(tài)躍遷到n＝2能級(jí)，能量為10.4eV光子無法被基態(tài)氫原子吸收，因此B選項(xiàng)錯(cuò)誤；丙圖中，用弧光燈照射鋅板，電子逸出，鋅板帶正電，驗(yàn)電器張角變