甲原子核的人工转变原子核的组成_原子核的人工转变
甲原子核的人工转变原子核的组成由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“原子核的人工转变”。
甲原子核的人工转变原子核的组成教学目标
(1)了解原子核的人工转变．了解它的方法和物理过程．
(2)了解质子和中子是如何被发现的．
(3)会写核反应方程式．
(4)了解原子核的组成，知道核子和同位素的概念．
引入新课
天然放射现象说明原子核存在着复杂的内部结构，为了了解原子核的组成，人们开始寻找研究原子核组成的有效方法，那就是原子核的人工转变．
一、质子的发现
1、原子核的人工转变
是指为了了解原子核的组成，人们有目的的用高速粒子去轰击某些元素的原子核，通过对核反应过程及其产生的新粒子的研究，了解原子核的内部结构和粒子的本质及特点．
2、α粒子轰击氮原子核的实验
1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，第一次实现了原子核的人工转变，有了很重要的发现．
实验装置：容器C中放有放射性物质A，从A射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收而不能透过，在F后面放一荧光屏S，用显微镜M观察荧光屏．
实验现象：当在荧光屏上恰好观察不到闪光后，通过阀门T往容器C里通入氮气，此时卢瑟福从荧光屏S上又观察到了闪光．
分析：闪光点的产生不是α粒子的效应，因为铝箔F的厚度能阻挡（或吸收）所有的α粒子，肯定是α粒子与氮气作用所产生的新粒子而引起的闪光，那么，它是什么性质的粒子？它是否带电？质量多大？
结论：这表明，有一种新的能量比α粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定是在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开了原子核的大门。
3、质子的发现．
①若想知道新粒子的性质，必须测出粒子的电性、电量、质量和速度等．
②新粒子的电性
将粒子引入电场或磁场中，观察粒子的偏转轨迹．
在匀强电场中粒子的轨道是抛物线，若粒子向下
偏转，说明粒子带正电；若向上偏转，说明带负电．
在匀强磁场中粒子的轨道是圆，若粒子向上做圆运动，说明粒子带正电，若粒子向下做圆运动，说明粒子带负电．
实验证明：这个新粒子带正电．
③粒子的速度
使粒子通过一个正交的电磁场，调节B或E的值，使粒子在正交场中，沿入射方向做匀速直线运动，则可知此时
实验说明：这个新粒子速度很大，有很强的穿透能力．
④粒子的荷质比
使粒子通过匀强电场，根据粒子的偏转量y求出．或使粒子在匀强磁场中做圆周运动，根据半径R求．
如图5，在匀强电场中，粒子的偏转量为y：
U为两极板间电压，则可测出荷质比为：
如图6，在匀强磁场中，粒子做圆运动的半经为R．
结论：通过对新粒子的研究与测定，确定它就是氢原子核，又叫质子
4、对核反应过程的研究．
这个质子是α粒子从氮核中直接打出的，还是α粒子打进氮核后形成的复核发生衰变时放出的呢？
分析：若质子是α粒子从氮核中直接打出来的，如图7中甲图，碰撞过程中应有四条径迹；若α粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核立即衰变后放出一个质子，碰撞过程中应如图7中乙图所示，有三条径迹．
为弄清这个问题，英国物理学家布拉凯特在充满氮的云室里做了α粒子轰击氮核的实验，并拍摄了两万多张云室的照片，终于从40多万条α粒子径迹中发现有8条产生了分叉(见课本上图)，分析可知有三条径迹，分叉后的细长径迹是质子的径迹，另一条短粗的径迹是新生核的径迹，α粒子的径迹在跟核碰撞后不再出现，因此这个核反应过程中α粒子打进氮核后形成复核，复核衰变后放出质子．从质量数守恒和电量数守恒可知，其反应方程式为
从布拉凯特的实验中，可知40多万条径迹中只有8条分叉，可见科学研究工作的艰巨性，并且可以看到科学实验的重要作用．
5．结论．
后来人们用同样的方法使氟、钠、铝等发生了类似的转变，都产生了质子． 由于各种原子核里都能打出质子来，可见质子是原子核的组成部分．
二、中子的发现：
质子是原子核的组成部分已被人接受，最初有人认为，原子核可能是由质子组成的。但不久就知道这种想法是不正确的。如果原子核只是由质子组成，它的电荷数应该与质量数相等。实际上原子核的电荷数只是质量数的一半或者还少一些，卢瑟福根据这一事实，预言原子内可能还存在着质量跟质子相等的不带电的中性粒子，他把它称为中子。
1920年，卢瑟福根据实验的事实提出中子的存在。
1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是γ射线．经检测，射线的能量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的γ射线的能量．
1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线去轰击石蜡。结果竟从中打出能量约5.7 MeV的质子．这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于γ射线，γ射线只能打出电子而打不出质子，γ光子的质量近乎０，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量是电子的1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是γ射线，那么光子的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量10 MeV相去甚远．这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是γ射线……！可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识。面对55eV与10eV的矛盾，他们还是十分牵强地解释为其它的原因，并于1932年１月11日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为γ射线的结论。
1932年１月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他决定用云室的方法探测射线的速度和质量。
他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是γ射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多。他还根据自旋确定不带电的粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为“中子之父”，并因此获1935年诺贝尔物理奖。
1932年英国物理学查德维克发现它是中性粒子流，并进行的测定。排除了它是γ
射线的可能性。这种粒子实际上就是卢瑟福设想的中子。中子的质量数是1，电荷数是0，大于用符号
10n表示。这样α粒子轰击铍的反应式就可以写为：
94Be42He126C10n
因为中子不带电，所以是理想的轰击原子核的武器。
中子的质量是1.674954×10-27千克
质子的质量是1.672648×10-27千克
发现中子的意义：“机遇只偏爱有准备的头脑”
中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的“炮弹”。在此以前，可供研究用的“炮弹”只有天然放射元素发出的α、β、γ三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮弹”，人们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。
三、原子核的组成1、组成原子核由质子和中子组成，其中质子数等于原子的原子序数，中子数等于原子核的质量数减去质子数。
X符号：zX表示元素符号，Z表示质子数，A表示质量数
2.原子核中的三个整数:
(1)核子数:质子和中子质量相差很小,统称为核子.质子数和中子数之和叫核子数.(2)电荷数(z):原子核所带的电核总是质子数的整数倍,用这个整数表示电荷量.(3)质量数(A):原子核的质量等于质子和中子的质量和,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个整数,叫质量数.3.原子核中的两个等式:
(1)核电荷数=质子数=元素的原子序数=荷外电子数
(2)质量数=核子数=质子数+中子数
4.同位素:如质子数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为同位素。原子核人工转变的三大发现：
11919年卢瑟夫发现质子的核反应： ○
1N+4He→178O+1H 21
21932年查德威克发现中子的核反应： ○
9Be+4He→12
6C+01n 42
31934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应： ○
27Al+4He →30P+01n 13152A
30P→30Si+01e 1514
