高三物理一轮复习-3531：原子结构原子核ppt课件.ppt

考纲展示考纲展示高考瞭望高考瞭望知知识识点点要求要求原子核式原子核式结结构模型，构模型，氢氢原子光原子光谱谱1.原子的核式原子的核式结结构、玻构、玻尔尔理理论论、能、能级级公公 式、式、氢氢原子的能原子的能级跃级跃迁迁这这部分内容在部分内容在 选选做部分出做部分出现现的几率将会提高，既可的几率将会提高，既可 能能单单独出独出现现，也可能与，也可能与选选修修35中的中的 其他内容其他内容联联合命合命题题2.半衰期、半衰期、质质能方程的能方程的应应用、用、计计算以及算以及 核反核反应应方程的方程的书书写是高考的写是高考的热热点点问问 题题，这这部分内容部分内容较为简单较为简单，在学，在学习习中中 要注意抓好基本知要注意抓好基本知识识3.裂裂变变、聚、聚变变及三种射及三种射线线，这这部分内容部分内容 在高考命在高考命题题中可能中可能结结合合动动量守恒在量守恒在 2011年的高考中，核反年的高考中，核反应应、核能与、核能与动动 量守恒的量守恒的综综合仍是合仍是热热点点.原子的能原子的能级级原子核的原子核的组组成、原子核的衰成、原子核的衰变变、半衰期半衰期放射性的放射性的应应用与防用与防护护、放射性、放射性同位素同位素核力、核反核力、核反应应方程方程结结合能、合能、质质量量亏亏损损重核、裂重核、裂变变、核聚、核聚变变第三章第三章 原子结构原子结构 原子核原子核 一、原子结构 1原子核式结构模型 (1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子第第1 1讲讲 原子结构原子结构 原子核原子核(2)粒粒子子散散射射实实验验的的结结果果：绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后仍仍沿沿原原来来的的方方向向前前进进，少少数数粒子粒子发发生了生了较较大大 ，极少数，极少数粒子甚至被反粒子甚至被反弹弹回来回来(3)原子的核式原子的核式结结构模型：在原子中心有一个很小的原子核，原子全部构模型：在原子中心有一个很小的原子核，原子全部的的 和和几几乎乎全全部部 都都集集中中在在核核里里，带带负负电电的的电电子子在在核核外外空空间间绕绕核核旋旋转转偏偏转转正正电电荷荷质质量量2玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是 的，电子虽然绕核运动，但并不向外 能量(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收 的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定即hEmEn.(h是普朗克常量h6.631034 Js)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的稳稳定定辐辐射射一定一定频频率率认识原子结构的线索：气体放电的研究阴极射线发现电子汤姆孙的“枣糕”模型玻尔模型.3氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：En E1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量E113.6 eV.氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径r10.531010 m.(2)氢原子的能级图，如图311.能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态横线左端的数字“1,2,3”表示量子数，右端的数字“13.6，3.4，”表示氢原子的能级相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hEmEn.1.如图312所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确的是()A放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析：粒子散射实验的结果是，绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子发生了较大的偏转因此，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别为绝大多数、少数、极少数，故A、D正确答案：AD一、天然放射现象1天然放射现象：某些元素 放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称 2三种射线的本质：射线是 ，射线是 ，射线是 自自发发地地放射性元素放射性元素氦核流氦核流电电子流子流电电磁波磁波3三种射线的比较种种类类射射线线射射线线射射线线组组成成高速氦核流高速氦核流高速高速电电子流子流光子流光子流(高高频电频电磁波磁波)带电带电荷量荷量2ee0质质量量4mpmp1.671027 k kg静止静止质质量量为为零零符号符号 速度速度0.1c0.99cc在在电电磁磁场场中中偏偏转转与与射射线线反向偏反向偏转转不偏不偏转转贯贯穿本穿本领领最弱最弱用用纸纸能能挡挡住住较较强强穿透几毫米的穿透几毫米的铝铝板板最最强强穿透几厘米的穿透几厘米的铅铅板板对对空气的空气的电电离作用离作用很很强强较较弱弱很弱很弱在空气中在空气中的径迹的径迹粗、短、直粗、短、直细细、较长较长、曲折、曲折最最长长通通过过胶片胶片感光感光感光感光感光感光产产生机制生机制核内两个中子和两核内两个中子和两个个质质子子结结合得比合得比较较紧紧密，有密，有时时会作会作为为一个整体从一个整体从较较大的大的原子核抛射出来原子核抛射出来核内的中子可以核内的中子可以转转化化为为一个一个质质子和一子和一个个电电子，子，产产生的生的电电子从核中子从核中发发射出来射出来放射性原子核在放射性原子核在发发生生衰衰变变、衰衰变变后后产产生的新核往往生的新核往往处处于高能于高能级级，当它向，当它向低能低能级跃级跃迁迁时时，辐辐射射光子光子二、原子核的衰变1原子核衰变规律衰衰变类变类型型衰衰变变衰衰变变衰衰变变方程方程 衰衰变实质变实质2个个质质子和子和2个中子个中子结结合成一个整体射出合成一个整体射出中子中子转转化化为质为质子和子和电电子子 衰衰变规变规律律电电荷数守恒、荷数守恒、质质量数守恒量数守恒2.确定衰变次数的方法方法一：设放射性元素 经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元 素 ，则表示该核反应的方程为：.根据电荷数守恒和质量守恒可列方程：AA4n，ZZ2nm.方法二：确定衰变次数，因为衰变对质量数无影响，先由质量数的改变 确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数3对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N余N原 t/，m余m原 t/式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，表示半衰期(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关 三、放射性同位素及其应用和防护 1人造放射性同位素的优点 (1)放射强度容易控制；(2)可以制成各种所需的形状；(3)半衰期很短，废料容易处理2应用应用(1)工业部门使用射线测厚度工业部门使用射线测厚度利用利用射线的穿透特性；射线的穿透特性；(2)烟雾报警器的使用烟雾报警器的使用利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度；利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度；(3)农业应用农业应用射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等；射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等；(4)做示踪原子做示踪原子利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质3放射性污染与防护污污染与防染与防护护举举例与措施例与措施说说明明污污染染核爆炸核爆炸核爆炸的最初几秒核爆炸的最初几秒钟辐钟辐射出来的主要是射出来的主要是强强烈的烈的射射线线和中子流，和中子流，长长期存在放射性期存在放射性污污染染核泄漏核泄漏核工核工业业生生产产和核科学研究中使用放射性原材料，一和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成旦泄露就会造成严严重重污污染染医医疗疗照射照射医医疗疗中如果放射中如果放射线线的的剂剂量量过过大，也会大，也会导导致病人受到致病人受到损损害，甚至造成病人的死亡害，甚至造成病人的死亡防防护护密封防密封防护护把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射覆盖，以防止射线线泄漏泄漏距离防距离防护护距放射源越距放射源越远远，人体吸收的，人体吸收的剂剂量就越少，受到的危量就越少，受到的危害就越害就越轻轻时间时间防防护护尽量减少受尽量减少受辐辐射的射的时间时间屏蔽防屏蔽防护护在放射源与人体之在放射源与人体之间间加屏蔽物能起到防加屏蔽物能起到防护护作用作用铅铅的屏蔽作用最好的屏蔽作用最好四、核反应、核力和核能1核反应的四种类型类类型型可控性可控性核反核反应应方程典例方程典例衰衰变变衰衰变变自自发发 衰衰变变自自发发 人工人工转变转变人工控制人工控制 (卢卢瑟福瑟福发现质发现质子子)(查查德威克德威克发现发现中子中子)(约约里奥里奥居里夫居里夫妇发现妇发现放射性同位素，同放射性同位素，同时发时发现现正正电电子子)重核裂重核裂变变比比较较容易容易进进行人工行人工控制控制 轻轻核聚核聚变变除除氢弹氢弹外外无法控制无法控制 2.核力与核能(1)核力含义：原子核里的核子间存在互相作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核特点a核力是强相互作用的一种表现；b核力是短程力，作用范围在1.51015 m之内(2)核能核能质质能能方方程程：一一定定的的能能量量和和一一定定的的质质量量相相联联系系，物物体体的的总总能能量量和和它它的的质质量量成成正正比比，即即Emc2.方方程程的的含含义义是是：物物体体具具有有的的能能量量与与它它的的质质量量之之间间存存在在简简单单的的正正比比关关系系，物物体体的的能能量增大，量增大，质质量也增大；物体的能量减少，量也增大；物体的能量减少，质质量也减少量也减少a核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其能量也要相应减少，即Emc2；b原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加m，吸收的能量为Emc2.获得方式：重核裂变和轻核聚变聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大34倍2如图313甲是、三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了_射线解析：解析：由图甲可知由图甲可知射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕答案：答案：图图3 31 13 33(2009天津，6)下列说法正确的是()解析：选项A、D为原子核的人工转变，选项B为轻核聚变，选项C为原子核 的衰变，故选项B、D正确 答案：BD4(2009重庆，16)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：以下推断正确的是()原子核原子核 质质量量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1AX是 ，Q2Q1 BX是 ，Q2Q1 CX是 ，Q2Q1 DX是 ，Q2Q1.答案：B5.如图314所示，印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇的国家核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇在核反应中有一种是一个 原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为 ，则下列叙述正确的是()图图3 31 14 4AX原子核中含有54个质子BX原子核中含有53个中子C裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量D裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒解析：由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有54个质子，78个中子，故A正确，B、D错，释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，C错答案：A6(2009浙江，15)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A核力、万有引力、库仑力 B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力 D核力、库仑力、万有引力解析：在原子核大小范围内，有强相互作用存在即核力是最大的，由于质子的质量比较小，由万有引力定律和库仑定律可知，库仑力比万有引力大，所以选D.答案：D点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册