原子和原子核ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,原子和原子核,原子和原子核,1,原子是质量均匀分布的球体,一、原子模型,粒子的散射实验,1.实验装置,2.实验原理：用粒子轰击金箔，通过观察金原子,对粒子产生的作用效果来推测原子内部的结构。,原子是质量均匀分布的球体一、原子模型,2,3.实验结果.,a.绝大多数粒子基本上未发生偏转说明原子内部很空虚,b.少数粒子发生较大偏转说明这些粒子遇到了较大的静电力和质量较集中的区域。,c.极少数粒子甚至被反弹说明原子内部的正电荷集中在一个很小的区域。,3,4.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）,粒子散射实验是用,粒子轰击金箔，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。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。,卢瑟福由,粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。,由,粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10,-15,m。,原子核的大小：原子半径数量级为10,-10,m,原子核大小数量级为10,-14,m,4.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）粒子散射实验是用粒,4,二、天然放射现象,1,、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象,叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。,天然放射现象的发现,使人们认识到原子核也有复杂结构,2,、种类和性质,射线,高速的,粒子流，,粒子,是氦原子核，速度,约为光速1/10，贯穿能力最弱，电离能力最强。,射线,高速的电子流，,粒子,是速度接近光速的负,电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。,射线,能量很高的电磁波，,粒子,是波长极短的,光子,贯穿能力最强,电离能力最弱。,3,.三种射线的来源：,粒子,是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出。,粒子,是原子核内的中子转化成质子时放出的。,射线,经常是伴随,射线和,射线产生的。,二、天然放射现象 1、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线,5,4.三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：,O,如、图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是,比,的偏转大，,不偏转；,区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，,在电场中偏转轨迹是抛物线。,图中,肯定打在,O,点；,如果,也打在,O,点，则,必打在,O,点下方；,如果也打在,O,点，则,必打在,O,点下方。,4.三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情,6,5.三种射线的性质和实质,带电量,质量数,符号,电离性,穿透性,实 质,来 源,射线,+2,e,4,很强,很小（一张普通纸）,高速的氦核流(,v,0.1,c,),两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出,射线,-,e,0,弱,很强（几毫米铝板）,高速的电子流(,v,c,),原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出,射线,0,0,很小,更强（几厘米铅板）,波长极短的电磁波,原子核受激发产生的,5.三种射线的性质和实质带电量质量数符号电离性穿透性实,7,三、天然衰变中核的变化规律,1、衰变规律,在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒。,（1）,衰变：随着,衰变，新核在元素周期表中位置向前移2位，即质量数-4,电荷数-2,（2）衰变：随着 衰变，新核在元素周期表中位置向后移1位，即质量数不变,电荷数+1,（,3,）衰变：随着 衰变，变化的不是核的种类,而是核的能量状态。但一般情况下，衰变总是伴随,衰,变或 衰变进行的。,三、天然衰变中核的变化规律1、衰变规律在核的天然衰变中，核变,8,2、关于半衰期的几个问题,（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需 要的时间。,（2）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。半衰期短的元素衰变得快，放射性较强,（3）特征：半衰期只与元素本身有关,与所处的物理、化学状态及周围环境、温度等都无关。,（4）两种错误认识：,a.,N,0,（大量）个放射性元素的核，经过一个半衰期,T,，衰变了一半，再经过一个半衰期,T,，全部衰变完。,b.若有4个放射性元素的核,经一个半衰期,将衰变2个。,事实上，,N,0,（大量）个某种放射性元素的核，经过时间,t,后剩下的这种核的个数为,而对于少量的核（如,4,个），是无法确定其衰变所需要的时间的。这实质上就是,“,半衰期反映了核衰变过程的统计快慢程度,”,的含义。,2、关于半衰期的几个问题（1）定义：放射性元素的原子核有半数,9,四、原子核的人工转变和原子核的组成,用高速运动的粒子去轰击原子核，是揭开原子核内部奥秘的要本方法。轰击结果产生了另一种新核，其核反应方程的一般形式为,其中 是靶核的符号，,x,为入射粒子的符号，,是新生核的符号，,y,是放射出的粒子的符号。,四、原子核的人工转变和原子核的组成用高速运动的粒子去轰击原子,10,1.发现质子:,1919年卢瑟福首先做了用,a,粒子轰击氮原子核的实验。,核反应方程式,这是人类第一次发现质子的核反应方程。,2.发现中子：,1930年查德威克发现中子，,核反应方程式,值得指出的是，查德威克在对不可见粒子的判断中，运用了能量和动量守恒定律,科学地分析了实验结果,排除了 射线的可能性,确定了是一种粒子,中子.,1.发现质子:1919年卢瑟福首先做了用a粒子轰击氮原子核,11,3、原子核的组成：,质子+中子（质子和中子统称为核子）,质子的质量,m,p,=1.672 623 110,-27,kg=1.007227u,中子的质量,m,n,=1.674 928 610,-27,kg=1.008665u,3、原子核的组成：质子+中子（质子和中子统称为核子）质子,12,四、核反应,所有核反应的反应前后都遵守：,质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）,1.核反应类型,衰变：,衰变：,（核内）,衰变：,（核内）,+,衰变：,（核内）,衰变：原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级.,四、核反应,13,人工转变：,（发现质子的核反应）,（发现中子的核反应）,（人工制造放射性同位素）,重核的裂变：,在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。,轻核的聚变：,（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）,人工转变：（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）（人工制,14,2.放射性同位素的应用,利用其射线：,射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。,射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使,DNA,发生突变，可用于生物工程，基因工程。,作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能,进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。,一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）,2.放射性同位素的应用利用其射线：射线电离性强，用于使空,15,五、核能,1.核能:核反应中放出的能叫核能。,2.质量亏损,核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。,3.质能方程,（1）爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：,E=mc,2,，这就是爱因斯坦的质能方程。,（2）质能方程的另一个表达形式是：,E=mc,2,。,以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。,在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。,五、核能1.核能:核反应中放出的能叫核能。2.质量亏损核,16,对质能方程的理解,（3）,一定的质量,m,总是跟一定的能量,mc,2,对应。核子在结合成原子核时的总质量减少了,相应的总能量也要减少,根据能量守恒定律，减少的这部分能量不会凭空消失，它要在核子结合过程中释放出去。反过来,把原子核分裂成核子,总质量要增加，总能量也要增加,增加的这部分能量也不会凭空产生,要由外部来供给。能量总是守恒的,在原子核反应伴随有巨大的放能和吸能现象。,物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量增加了，它的能量也增加；不能错误地认为质量和能量发生了相互转化。,对质能方程的理解（3）一定的质量m总是跟一定的能量mc2对应,17,4.释放核能的途径,凡是释放核能的核反应都有质量亏损。,核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。,核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。,铁原子核中核子的平均质量最小,所以铁原子核最稳定.,凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。,4.释放核能的途径凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成,18,5.核反应堆,目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。,核反应堆的主要组成是：,反应堆示意图,核燃料。用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3%4%),减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速,以便被铀235吸收）。,控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。,冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。,水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。,5.核反应堆目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。核,19,例题一,近几年，我国北京、上海、山东、广州等地引进了十多台刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器。令人感叹的是，用刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时可完成手术，无需住院，因而刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研制的旋式刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务。问：刀治疗脑肿瘤主要是利用（）,A射线具有很强的贯穿本领,B射线具有很强的电离作用,C射线具有很高的能量,D射线很容易绕过障碍物,射线在电磁波谱中的频频率最高,光子能量最大,。,穿透能力最强,AC,例题一近几年，我国北京、上海、山东、广州等地引进了十多台刀,20,例题二,如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能是（）,A原子核发生了衰变,B原子核发生了衰变,C原子核放出了一个正电子,D原子核放出了一个中子,衰变过程动量守恒,m,1,V,1,m,2,V,2,由图可知，两粒子均带正电。,AC,例题二如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核变,21,例题四,处于静止状态的原子核,X,，经历了一次衰变后变成质量为,M,的,Y,原子核，放出的粒子垂直射入磁感应强度为,B,的匀强磁场。测得其做圆周运动的半径为,r,，已知粒子的质量为,m,，电量为,q,，求此衰变过程亏损的质量。,例题四处于静止状态的原子核X，经历了一次衰变后变成质量为M,22,例题分析与解答,mV,2,=MV,1,r=mV,2,/qB,mC,2,=,例题分析与解答 mV2=MV1,23,例题五,氢原子核外电子在第一轨道上运动时，能量,E,1,=,13.6eV,，轨道半径,r,1,=0.53,10,10,m,。这时电子运动的动能是多少,eV,？电势能是多少,eV,？,E,K1,+E,P1,=E,1,=-13.6eV,，,E,P1,=-27.2eV.,例题五氢原子核外电子在第一轨道上运动时，能量E1=13.6,24,1、,下列说法正确的是（）,A,226,88,Ra衰变为,222,86,Rn要经过1次衰变和1次衰变B,238,92,U衰变为,234,91,Pa要经过1次哀变和1次衰变C,232,90,Th衰变为,208,82,Pb要经过6次衰变和4次衰变D,238,92,U衰变为,222,86,Rn要经过4次衰变和4次衰变,应该先根据质量数算哀变的次数。知道为什么吗？,再根据电荷数计算衰变的次数,B,C,1、下列说法正确的是（）应该先根据质量数算哀变的次数,25,3、,若