第十九章原子核全章教学案及配套训练.doc
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原子核物理导学案
课题:
19.1原子核的组成
教学目标：
1、知道天然放射现象及规律，知道天然放射现象的原因是核的衰变
2、知道三种射线的本质以扩如何用磁场或电场区分它们；
3、知道原子核的组成
教学内容：
一、天然放射现象
1.天然放射现象：
1896年法国的物理学家首先发现了天然放射现象。
××××
××××
××××
××××
磁场
2.放射性：
物质发射射线的性质叫_____________，具有这种性质的元素的原子序号大于或等于___________。
能够_____________地放出射线的现象叫天然放射现象。
3.放射性元素：
二、三种射线：
在射线经过的空间施加磁场，射线会分成三束（如图），其中有两束发生了不同的偏转，说明这两束_____________，另一束则_____________，说明_____________。
这三种射线叫_____________、_____________、_____________。
α射线：
β射线：
γ射线：
说明：
放射性元素有的原子核放出α射线，有的放出β射线，多余的能量以γ光子的形式射出.
三、原子核的组成：
___________________说明原子核具有复杂结构。
原子核由___________和___________组成，其中质子和中子统称为_______________。
原子核所带的电量总是质子电量的_________倍，所以通常用质子数表示原子核的电量，叫原子核的_______________；而质子和中子的总数目叫原子核的_______________。
具有相同_______________而不同_______________的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为_______________。
1.质子：
2.中子：
3.核子
4.原子核的电荷数
5.质量数：
6.同位素：
具有相同的而不同的原子核，在元素周期表中处于位置，因而互相称为同位素。
如：
氢的同位素有、、三种。
例题分析：
1.下列哪些事实说明原子核具有复杂结构（）
A.α粒子的散射实验B.天然放射现象
C.伦琴射线的发现D.光电效应实验
2.用符号表示以下原子核：
（1）铀238；
（2）有6个中子的碳原子核；
（3）核质量数为14的碳原子核；
（4）核电荷数为8、核质量数为17的原子核；
（5）阿尔法粒子
3.说出以下原子核的质子数、中子数：
（1）钾40；质子数，中子数。
（2）；质子数，中子数。
（3）；质子数，中子数。
随堂训练：
1.放射性元素发出放射线通常有三种，分别叫做射线、射线和射线．其中，射线贯穿本领很小，但是它有很强的作用，它的本质是流；射线是一种波长很短的，它的本领很强，但它的作用却很弱．
2.在阴极射线、伦琴射线、α射线和γ射线中，可以被电场加速或偏转的是
和。
3.一个验电器带正电，因为空气干燥，验电器金属箔的张角能维持很长时间。
现有一束α射线射向这个验电器上端的金属球，验电器金箔的张角将会如何变化？
为什么？
当堂检测
1.一种元素的几种同位素，它们的（）
A．中子数一定相同
B．质子数一定相同
C．原子序数一定相同
D．核外电子数一定相同
2.卢瑟福的α粒子散射实验第一次显示了（）
A．电子是原子的组成部分
B．原子中正电荷集中在很小的区域内
C．原子核中存在着中子
D．α粒子是带正电荷的
3.卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是（）
A．电子数与质子数相等
B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D．质子和中子的质量几乎相等
4.下列说法中，正确的是（）
A.氦4核中有4个质子，2个中子
B.氦4核与氦3核不是互为同位素
C.Be中的质子数比中子数少6
D.Si中的质子数比中子数少2
5.原子序数Z可以表示（）
A.原子在周期表上的顺序编号
B.原子内电子的个数
C.原子核内质子的个数
D.原子内中子的个数
6.下列关于α、β、γ射线的叙述中，正确的是（）
A.α、β、γ射线都是电磁波
B.α射线由高速氦原子核组成
C.高速运动的电子流就是β射线
D.γ射线射人磁场时会发生偏转
7.下列关于γ射线的说法中，错误的是（）
A.γ射线是处于激发状态的原子核放射的
B.γ射线是从原子内层电子放射出来的
C.γ射线是一种不带电的中子流
D.γ射线是一种不带电的光子流
8.在α粒子散射实验中，发现有两个具有相同能量的α粒子由不同的角度散射出
去．如果只考虑由于原子核的散射情况，散射角度大的那个α粒子将（）
A.更接近原子核
B.更远离原子核
C.可能更接近，也可能更远离原子核
D.受到较大的冲量作用
9.关于α射线、β射线、γ射线、X射线、红外线的分类有如下一些说法，其中正确的是
A.前两种不是电磁波，后三种是电磁波（）
B.前三种传播速度较真空中的光速要小，后两种与光速相同
C.前三种是原子核发生衰变时放出的，后两种的射线与原子核的变化无关
D.前两种是由实物粒子组成的，不具有波粒二象性，后三种是由光子组成的，具有波粒二象性
10.对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有（）
A.实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜
B.金箔的厚度对实验无影响
C.如果不用金箔而用铝箔就不会发生散射现象
D.实验装置放在空气中和真空中都可以
11.现在科学家正在设法探寻“反物质”。
所谓反物质是由“反粒子”构成的，“反粒子”和与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，据此，若有反α粒子，它的质量数应为，电荷数应为；若有反β粒子，它的质量数应为，电荷数应为。
课题:
19.2放射性元素的衰变
教学目标：
1.知道α衰变和β衰变及其规律；电荷数和质量数守恒；
2.知道半衰期的概念
教学内容：
一、原子核的衰变：
1.衰变：
原子核放出或，转变为的变化叫原子核的衰变。
射线种类
组成
速度
贯穿本领
电离作用
α射线
β射线
γ射线
2.两种衰变：
α衰变：
β衰变：
γ射线：
3.衰变规律：
二、半衰期
1.定义：
放射性元素的原子核所需的时间。
2.理解：
半衰期是研究衰变过程中的一个主要概念，它表明的是大量原子核衰变的，不是表示原子核经过多少时间衰变。
半衰期越短表明这种原子核衰变的速率越，放射性越。
3.公式：
例题分析
1.（铀核）衰变为（氡核）要经过几次α衰变和几次β衰变？
2.的半衰期是5天，20克的铋210经过多少天后还剩余1.25克？
随堂训练：
1.写出下列各放射性元素的α衰变方程：
（1）Th（钍核）
（2）Cu（铜核）
2.写出下列各放射性元素的β衰变方程：
（1）Bi（铋核）
（2）Po（钋核）
3.衰变为Pb要经过次α衰变和次β衰变，其衰变方程为。
4.已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？
5.一个原子核进行一次衰变后成为原子核,然后又进行一次衰变,成为原子核：
它们的质量数a、c、f及电荷数b、d、g之间应有的关系是
Aa=f+4Bc=fCd=g－1Db=g+1（）.
6.由原子核的衰变规律可知（）
A.放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
B.放射性元素发生β衰变,新核的化学性质不变
C.放射性元素衰变的速率跟它所处的物理、化学状态无关
D.放射性元素发生正电子衰变时,新核质量数不变,核电荷数－1
当堂检测
1.下面对某原子核衰变的描述，哪个是不对的：
（）
A.放出一个b粒子后，原子核的中子数减1，原子序数少1；
B.放出一个a粒子后，原子核的质量数少4，核电荷数少2；
C.放出一个b粒子后，原子核的质量数不变，核电荷数加1；
D.Ra经过5次a衰变和4次b衰变后变成Pb。
2.（钍）经过一系列α和β衰变,成为（铅）,则下列说法正确的是（）
A.铅核比钍核少8个质子B.铅核比钍核少16个中子
C.共经过4次α衰变和6次β衰变D.共经过6次α衰变和4次β衰变
3.放射性元素钋衰变成铅，lg钋经过两个半衰期后，将（）
A．全部变成铅B．得到0.75g铅
C．得到0.25g铅D．剩下0.25g钋
4．关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是（）
A．半衰期是原子核全部衰变所需要时间的一半
B．半衰期是原子核有半数发生衰变所需要时间
C．半衰期是原子量减少一半所需要的时间
D．半衰期是元素质量减少一半所需要的时间
5．下列关于减缓放射性元素的衰变的说法中，正确的是（）
A．把该元素放置在低温处可以减缓放射性元素的衰变
B．把该元素密封在很厚的铅盒子里，可以减缓放射性元素的衰变
C．把该元素同其他的稳定元素结合成化合物，可以减缓放射性元素的衰变
D．上述各种办法都无法减缓放射性元素的衰变
6．放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）
A.α射线，β射线，γ射线
B.γ射线，β射线，α射线
C.γ射线，α射线，β射线]
D.β射线，α射线，γ射线
×××××××××××××××××××××××××××××××××××
甲乙
ABCD
7.如图是静止的放射性元素在磁场中进行的α和β衰变留下的轨迹图，
①试分析哪个是α衰变，哪个是β衰变？
②指出哪个轨迹是α粒子径迹？
哪个是β径迹？
8.大气中含有C和C，C的半衰期为5730年，由于宇宙射线的作用，大气中C与C含量比基本不变，活的动植物体内的C和C含量比与大气相同．动植物死后，由于C的β衰变，C和C含量比不断减少，通过测量出土动植物残骸中C和C含量比，可根据公式P＝2－t/5730定出动植物死亡的年代，其中t是从动植物死亡到测量时的时间间隔，单位为年；P是出土动植物残骸中C与C的含量比和现在大气中C与C含量比的比值，最近国际著名杂志《自然》报道了在河南省出土的世界上最早的乐器——骨头做的笛子，测得骨笛中的P值在33.7％到35.3％之间，试计算这些骨笛大约是在年前制造的．（提示：
2－1.57≈0.337，2－1.50≈0.353）
9.原来静止的原子核X，经α衰变后变成Y原子核，写出核反应方程式，若测得反冲核Y的动能为EY，则α粒子的动能为多少?
10.某放射性元素A半衰期为T，另一放射性元素B半衰期为T/2，开始时A原子核数为N，B原子核数为8N，试问：
经过几个T后，A、B原子核的数目正好相等?
这时原子核的数目等于多少?
课题:
19.3探测射线的方法19.4放射性的应用与防护
教学目标：
1.了解现代探测放射线的方法，开拓学生视野．
2.知道放射性同位素有哪些应用．知道简单的放射性防护措施．
3知道放射性的应用是沿哪两个方面展开的．
4.知道放射性应用的一些实例，了解放射性的污染和防护
教学内容：
一、威耳逊云室:
1.威耳逊云室的工作原理：
射线粒子从室内气体中飞过，使沿途的气体分子_电离__，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹。
2.径迹特点：
（1）α粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，并且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗。
（2）β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲。
（3）γ粒子的电离本领更小，一般看不到它的径迹．
3.注意：
在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的_径迹_，而不是_粒子___本身。
二、气泡室的工作原理:
控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点．当气泡室内压强降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，在通过室内射线粒子周围就有气泡形成．气泡室在观察比较稀少的碰撞事件时是有很大优点的。
三、盖革—弥勒计数管的基本原理：
射线粒子—使气体电离—电子加速—分子电离—产生大量正、负离子—电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。
四、核反应：
原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。
在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。
人工转变核反应方程：
卢瑟福发现质子：
。
查德威克发现中子：
，
五、人工放射性同位素
1．放射性同位素：
有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。
2．人工放射性同位素AlHeP
3．人工放射性同位素的优点：
放射强度容易控制；形状容易控制；半衰期短，废料容易处理。
凡是用到射线时，都用人造放射性同位素
4．放射性同位素的应用：
（1）利用射线：
射线测厚装置；烟雾报警器；放射治疗；培育新品种，延长保质期
（2）作为示踪原子：
棉花对磷肥的吸收；甲状腺疾病的诊断
4．辐射与安全：
例题分析：
例1.写出下列原子核人工转变的核反应方程
⑴（钠核）俘获1个α粒子后放出1个质子
⑵（铝核）俘获1个α粒子后放出1个中子
⑶（氧核）俘获1个中子后放出1个质子
⑷（硅核）俘获1个质子后放出1个中子
例2.写出下列核反应方程，并注明对应的人名：
发现质子：
____He＋N→O＋H________，____卢瑟福___；
发现中子：
____He＋Be→C＋n_____，____查德威克__；
发现正电子：
___He＋Al→P＋n，P→Si＋e__，____玛丽亚·居里__。
随堂训练：
1.完成下列核反应方程：
（1）＋→＋（）
（2）＋（）→＋
（3）＋→（）＋
2.在人体中，碳占整个身体质量的18%，生物体的每克碳内含有大约500亿个碳14原子，其中每分钟大约有10个碳14原子衰变。
请根据这些数据估计，我们身体中1s内衰变的碳原子的个数是多少？
当堂检测
1．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是（AC）
A．做示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器检测的特点
B．做示踪原子是利用放射性同位素贯穿能力很强的性质
C．γ射线探伤是利用了γ射线贯穿能力很强的性质
D．γ射线探伤是利用了γ射线电离能力很强的性质
2．下列应用中，把放射性同位素作为示踪原子的是（）
A．γ射线探伤仪
B．利用含有放射性碘131的油，检测地下油管的漏油情况
C．利用钴60治疗肿瘤等疾病
D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性元素在农作物内转移和分布的情况，找出合理施肥的规律
3．原子核物理的知识可以应用到下列几项工作中，其中不是放射现象应用的是（）
A．检查金属板内部的砂眼B．处理种子，使农作物增产
C．核能发电D．检查和治疗恶性肿瘤
4．在医疗上，用放射性钴60放出的γ射线治疗肿瘤，其原理是利用了γ射线的（）
A．电离作用，使肿瘤细胞转化B．穿透本领，导致基因突变
C．高能量，杀死肿瘤细胞D．热作用，减轻病人痛苦
5．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且残留物可长期对环境起破坏作用，这种破坏作用的原因是（）
A．爆炸的弹片存在放射性B．未爆炸的部分存在放射性
C．铀的衰变速率很快D．铀的半衰期很长
6．关于放射性同位素，下列说法正确的是（AB）
A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样
B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素
C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得
D．以上说法都不对
7．用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后生成镁24，则X粒子和钠的衰变过程分别是（C）
A．质子，α衰变B．电子，α衰变[来源:
学§科§网]
C．α粒子，β衰变D．正电子，β衰变
8．下列原子核反应式中,x代表α粒子的反应式是（Ｃ ）
A.B.
C.D.
9．1965年我国科学家首次用人工方法合成了牛胰岛素，为确认合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同种物质，在人工合成的牛胰岛素中掺人放射性14C，然后将人工合成的和天然牛胰岛素混合，得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者都是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性的牛胰岛素提供了有力证据．”
（1）在人工合成的牛胰岛素中掺人放射性14C的用途是（）
A．催化剂B．媒介物C．组成元素D．示踪原子
（2）以上所述人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质的依据是（）
A．扩散作用B．渗透作用
C．相似相溶作用D．物质结构相同
（3）放射性14C可用中子轰击14N获得，生成的14C具有β放射性，试写出上述两个核反应方程式．
10.同位素原子在许多方面有着广泛的应用．
（1）1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是，拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍能继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减的规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期．
①写出α粒子轰击铝箔（A1）产生中子的核反应方程式
②上述产生的具有放射性的同位素叫做放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式
课题:
19.5核力与结合能
教学目标：
1、知道核力是只存在于相邻核子间的短程力。
2．知道核能的概念．
3．知道爱因斯坦的质能方程，了解质量亏损，并能计算核反应中的能量计算．
教学内容：
一、核力
1.定义：
2.核力完全不同于万有引力和静电力的一些性质：
（1）
（2）
（3）
二、原子核中质子和中子的比例：
1.轻核与重核的比例；
2.对质子与中子比例的解释：
三、结合能
1.定义：
2.比结合能
四、质量亏损
1.定义：
2.质能方程：
3.结合能的计算：
例题分析：
例1.一个中子的质量是mn=1.6749×10－27kg=1.011665u，一个质子的质量是mp=1.6726×10－27kg=1.007276u，氘核的质量是mD=3.3436×10－27kg=2.013553u，求氘核的比结合能。
例2.静止的锂核在俘获一个中子后，生成一个氘核和一个α粒子，并释放4.8MeV的能量．
（1）写出核反应方程式
（2）计算反应过程中的质量亏损
随堂训练：
1.对于爱因斯坦的质能方程的下列理解中哪些是正确的（ ）
A、质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量
B、某一定量的质量总是与一定量的能量相联系
C、物体一定具有质量，但不一定具有能量，所以方程只能在某种特殊条件如核反应过程中才成立
D、物体获得一定量的能量，它的质量也相应增加
2.印刷有“两弹一星”这四个字的油墨的质量大约是10－9kg。
与这些质量相当的能量如果完全用来增加重力势能，它可使一架本身质量6000Kg，载有60名重50Kg的学生的直升机升到多高。
3.静止在匀强磁场中的U经过一次α衰变为钍核（Th）.
（1）写出衰变方程
（2）求钍核与α粒子的动能之比．
（3）若放出的α粒子速度方向与磁场方向垂直，则钍核与α粒子在磁场中轨道半径之比.
当堂检测
1．爱因斯坦质能方程E=mc2表明了（）
A．质量就是能量
B．质量可以变成能量
C．物体具有的能量跟它的质量成正比．
D．如果物体的能量增加了△E，那么它的质量相应减少△
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