《原子与原子核的结构》教案1_原子核的组成免费教案
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《原子与原子核的结构》
(一)引入 新课 复习提问：
1.卢瑟福通过什么实验产生了质子？试写出这个实验的核反应方程式.质子的发现引导人们更进一步去研究原子核的内部结构，10多年后，科学家经过深入研究发现了原子核中另一种新的基本粒子——中子.(二)教学过程设计 1.中子的发现.(1)卢瑟福的假说.质子发现后，有人提出原子核可能是由带正电的质子组成的.但这设想在解释除氢原子核外的其他原子核时遇到了困难，大多数原子核的电荷数与质量数不相等，如铀238的电荷数为92，若都由质子组成，其质量数也应是92，而除质子外剩下146的质量数是什么呢？ 1920年，根据以上分析，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子.(2)约里奥·居里夫妇的实验.1930年发现，用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种射线为γ射线.1932年约里奥·居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图1(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里奥·居里夫妇没有得出最后的结论.(3)查德威克实验.1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射线的可能.后查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打击了一些氢核(质子)和氮核，并测量出被打出的氢核和氮核的速度，由此推算出这种射线的质量.测量结果表明，被打出的原子核的速度是不同的，如被打出的氢核的速度有大有小，查德威克认为其中速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果，其他速度较小的是由于斜碰的结果.(4)中子的发现.分析：查德威克认为它们之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为mH，最大速度为v′H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：
mv=mv′＋mH·v′H，(1)
其中v′是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：
同样可求出未知射线与氮原子碰撞后，打出的氮核的速度
查德威克在实验中测得氢核的最大速度为v′H=3.3×109cm／s，氮核的最大速度为 v′N=4.7×108cm/s
(5)
(6)将速度的最大值代入方程(6)，可得：
(7)可得：m=1.15mH.查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验，可得到同样的结果.后来更精确实验测出，此粒子质量非常接近于质子质量，只比后者大千分之一多(此粒子质量是1.674920×10-27kg，质子质量是1.672614×10-27kg).查德威克发现的这种与质子质量差不多的粒子，由于不带电，所以
发现中子的核反应方程式为
实验证实，从许多原子核里都能打出中子，可见中子也是原子核的组成部分.中子的发现是物理学发展史上的一件大事，由于中子不带电，所以更容易接近或打进原子核.不少科学家用中子轰击原子核，进一步揭示了物质的微观结构，对近代物理学的发展起了很大作用.由此也可看出科学的预言和假说的重要作用，它可引导人们发现新的事实和规律.中子的发现的历史事实也使我们明确，在科学研究中要时刻保持严谨的态度，否则会像约里奥.居里夫妇一样与中子这样重要的发现失之交臂.由于发现了中子，查德威克获得1935年诺贝尔物理学奖.中子的发现是科学假设和理论推证相结合的产物，也是查德威克与许多物理学家共同努力的结果.查德威克事后说：“先进的科学知识通常是很多人劳动的成果.” 2.原子核的组成.中子发现后，原子核是由质子和中子组成的看法很快得到了公认.质子和中子统称为核子.质子带一个单位正电荷，质量数为1；中子不带电，质量数也是1.在核中：电荷数=质子数=核外电子数.质量数=质子数+中子数.个质子，质量数为14，所以中子数为14—7=7，则氮核是由7个质子和7个中子组成的.同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素.如氘
在天然放射现象中，放射出的三种射线：α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，其核反应方程式为：
β粒子是电子，这是由中子转化为质子和电子，其核反应方程式为：
γ射线是由光子组成，后面会讲到.(三)课堂小结
1.在原子核由质子组成的说法遇到困难时，卢瑟福预言：原子核中可能存在着与质子质量差不多的不带电粒子，称为中子.2.查德威克通过对许多实验的分析，并运用动量守恒和能量守恒的规律，测量并计算出被一些人误认为γ射线的粒子的电性和质量，从而发现了质量与质子差不多，不带电的中性粒子——中子.3.原子核是由质子和中子组成的.它的电荷数等于质子数，它的质量数等于质子数加中子数.4.了解同位素的意义.知道天然放射现象中α粒子和β粒子的形成及核反应方程式.(四)复习提问
2.一个中子以速度V0与一静止的原子核作正面弹性碰撞，原子核的质量为A，则该原子核得到的能量E2与中子的起始能量E0之比为
(1)证明上述关系式.根据弹性碰撞的规律可列出动量守恒和动能守恒的方程：若中子质量为m0.原子核质量为mA=Am0.(1)m0v0=m0v′＋mAv，(1)
(2)
(2)因为A=12，则可求
(五)作业
练习二：(2)、、(4)、(5)、(6).(3)
原来的方向前进，但是有少数α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α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......
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