高考物理一輪復習第14章近代物理初步第2講原子結構與原子核課件新人教版.ppt

《高考物理一輪復習第14章近代物理初步第2講原子結構與原子核課件新人教版.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理一輪復習第14章近代物理初步第2講原子結構與原子核課件新人教版.ppt（69頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

近代物理初步,第 十四 章,第2講 原子結構與原子核,知識梳理自測,1．電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學家湯姆孫在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了________，提出了原子的“棗糕模型”。,原子的核式結構,一、原子結構 光譜和能級躍遷,電子,2．原子的核式結構： 觀察上面兩幅圖，完成以下空格： (1)1909～1911年，英國物理學家盧瑟福進行了____________________，提出了核式結構模型。,α粒子散射實驗,(2)α粒子散射實驗的結果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上_______________________，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至___________，也就是說它們幾乎被“撞了回來”。 (3)原子的結構模型：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的____________________________都集中在原子核里，帶負電的電子在________________。,仍沿原來的方向前進,大于90°,幾乎全部質量和全部正電荷,核外空間運動,1．光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的________(頻率)和強度分布的記錄，即光譜。 2．光譜分類：,光譜,波長,特征譜線,1．玻爾的三條假設 (1)定態(tài)：原子只能處于一系列________的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是________的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。 (2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hν＝__________。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s) (3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應。原子的定態(tài)是____________，因此電子的可能軌道也是___________。,玻爾理論 能級,不連續(xù),穩(wěn)定,Em－En,不連續(xù)的,不連續(xù)的,2．基態(tài)和激發(fā)態(tài) 原子能量最低的狀態(tài)叫________，其他能量較高的狀態(tài)叫________。 3．氫原子的能級和軌道半徑 (1)氫原子的能級公式：E0＝________(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝__________。 (2)氫原子的半徑公式：rn＝________(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10m。,基態(tài),激發(fā)態(tài),－13.6eV,n2r1,4．氫原子的能級圖,(1)原子核由________和________組成，質子和中子統(tǒng)稱為________。 (2)原子核的核電荷數(shù)＝________數(shù)，原子核的質量數(shù)＝_______________，質子和中子都為一個單位質量。 (3)X元素的原子核的符號為X，其中A表示________，Z表示核電荷數(shù)。,原子核的組成,二、原子核 核反應和核能,質子,中子,核子,質子,質子數(shù)＋中子數(shù),質量數(shù),1．天然放射現(xiàn)象 元素________地放出射線的現(xiàn)象，首先由__________發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明________還具有復雜的結構。 2．放射性和放射性元素 物質發(fā)射某種看不見的射線的性質叫________。 具有放射性的元素叫______________。 3．三種射線 放射性元素放射出的射線共有三種，分別是α射線、β射線、γ射線。,天然放射現(xiàn)象,自發(fā),貝克勒爾,原子核,放射性,放射性元素,4．三種射線的比較,高速電子流,2e,c,不偏轉,最強,很弱,5．放射性同位素的應用與防護 (1)放射性同位素：有________放射性同位素和________放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質相同。 (2)應用：消除靜電、工業(yè)探傷，作____________等。 (3)防護：防止放射性對人體組織的傷害。,天然,人工,示蹤原子,原子核的衰變 半衰期,α粒子或β粒子,半數(shù),內部,1．核力 (1)定義：原子核內部，核子間所特有的相互作用力。 (2)特點 ①核力是強相互作用的一種表現(xiàn)； ②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內； ③每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。,核力、結合能、質量虧損,2．結合能 核子結合為原子核時________的能量或原子核分解為核子時________的能量，叫做原子核的結合能，亦稱核能。 3．比結合能 (1)定義：原子核的結合能與核子數(shù)之比，稱做比結合能，也叫平均結合能。 (2)特點：不同原子核的比結合能不同，原子核的比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。,釋放,吸收,4．質能方程、質量虧損 愛因斯坦質能方程E＝________，原子核的質量必然比組成它的核子的質量和要小Δm，這就是質量虧損。由質量虧損可求出釋放的核能ΔE＝________。,mc2,Δmc2,思維診斷： (1)原子中絕大部分是空的，原子核很小。( ) (2)核式結構學說是盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎上提出的。( ) (3)氫原子光譜是由一條一條亮線組成的。( ) (4)玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成功地解釋了氦原子光譜。( ) (5)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續(xù)的軌道上。( ) (6)人們認識原子具有復雜結構是從英國物理學家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子開始的。( ),√,√,√,×,×,√,(7)人們認識原子核具有復雜結構是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子開始的。( ) (8)如果某放射性元素的原子核有100個，經(jīng)過一個半衰期后還剩50個。( ) (9)質能方程表明在一定條件下，質量可以轉化為能量。( ),×,×,×,AD,A．放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)最多 B．放在B位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時稍少些 C．放在C、D位置時，屏上觀察不到閃光 D．放在D位置時，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少 [解析] α粒子散射實驗的結果是，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進，少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉，極少數(shù)α粒子被反彈回來。因此，熒光屏和放大鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，在相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)分別為絕大多數(shù)、少數(shù)、少數(shù)、極少數(shù)，故A、D正確。,[解析] 各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，C錯誤。其他選項的說法均正確，故本題答案為C項。,C,[解析] 光電效應說明光具有粒子性，A錯誤；陰極射線實驗說明能從原子中打出電子來，說明原子還可以再分，原子具有復雜的結構，B錯誤；盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型，C錯誤；放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象，使人們認識到原子核內具有復雜的結構，D正確。,D,CD,[解析] 原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性，但不是只有原子序數(shù)大于83的元素才具有放射性，故A錯誤。α射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時兩個中子和兩個質子結合在一起從原子核中釋放出來的，故B錯誤。β射線是具有放射性的元素的原子核中的一個中子轉化成一個質子同時釋放出的一個高速電子即β粒子，發(fā)生β衰變時，元素原子核的質量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，故C正確。原子核在發(fā)生α衰變和β衰變時產生的能量以γ光子的形式釋放，故D正確。,核心考點突破,1．能級圖中相關量意義的說明,氫原子能級及原子躍遷,C,A．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產生的光的頻率最小 C．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應 D．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產生的光波長最大,〔類題演練 1 〕,A,[解析] 13eV的光子的能量小于基態(tài)的電離能，又不等于基態(tài)與其他激發(fā)態(tài)間的能量差，該光子不會被吸收，電子與氫原子碰撞，可以把一部分或全部能量傳遞給氫原子，而使其發(fā)生躍遷，所以13eV的電子和10.2eV的電子都可以被吸收。10.2eV的光子正好等于n＝1能級和n＝2能級的能量差，可以被氫原子吸收發(fā)生躍遷。所以不能使基態(tài)氫原子吸收能量而發(fā)生躍遷的是A。,〔類題演練 2 〕,C,A．氦離子(He＋)處于n＝1能級時，能吸收45eV的能量躍遷到n＝2能級 B．大量處在n＝3能級的氦離子(He＋)向低能級躍遷時，只能發(fā)出2種不同頻率的光子 C．氦離子(He＋)從n＝4能級躍遷到n＝3能級比從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出光子的波長大 D．若氦離子(He＋)從n＝2能級躍遷到基態(tài)，輻射出的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應，則從n＝4能級躍遷到n＝2能級釋放的光子一定也能使該金屬板發(fā)生光電效應,[解析] 吸收的光子能量等于兩能級間的能量差，才能發(fā)生躍遷，從n＝1能級躍遷到n＝2能級，吸收的光子能量為40.8eV，故A錯誤。大量處在n＝3能級的氦離子(He＋)向低能級躍遷，能發(fā)出3種不同頻率的光子，故B錯誤。由圖可知，n＝4能級和n＝3能級的能量差小于n＝3能級和n＝2能級的能量差，則從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射的光子能量小于從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射的光子能量，所以從n＝4能級躍遷到n＝3能級比從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出光子的頻率低，波長大，故C正確。從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為－13.6eV－(－54.4eV)＝40.8eV，若能使某金屬板發(fā)生光電效應，從n＝4能級躍遷到n＝2能級釋放的光子能量為－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV40.8eV，則不一定能使該金屬板發(fā)生光電效應，故D錯誤。,1．確定衰變的種類及衰變次數(shù)的方法 不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子后，轉變?yōu)樾潞说淖兓Q為原子核的衰變。判斷衰變的種類及衰變次數(shù)要掌握幾個要點。 (1)知道α粒子和β粒子的表示符號 α粒子實質是氦原子核，符號是He，其中4表示氦的質量數(shù)，2表示氦的電荷數(shù)。β粒子實質是電子，符號是e，其中0表示電子的質量數(shù)，－1表示電子的電荷數(shù)。,原子核的衰變 半衰期,注意：①γ射線是伴隨α衰變或β衰變產生的。放出γ射線后，原子核的電荷數(shù)和質量數(shù)都不變，其實質是放射性元素的原子核在發(fā)生α衰變或β衰變時，由于產生的某些新核具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子。 ②當放射性物質發(fā)生連續(xù)衰變時，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時伴有γ射線產生，這時可連續(xù)放出三種射線。,B,〔類題演練 3 〕,AB,1．核反應的四種類型,核反應類型及核反應方程,2．核反應過程一般是不可逆的，書寫核反應方程不能用等號，只能使用單向箭頭“―→”連接，并表示反應方向。 3．核反應過程遵循質量數(shù)守恒，而不是質量守恒，核反應過程中伴隨著能量的巨大變化，反應前后質量會變化，一般質量會虧損。 4．核反應過程中遵循電荷數(shù)守恒原理。,(1)________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程，________是研究原子彈的基本核反應方程，________是研究氫彈的基本核反應方程。 (2)求B中X的質量數(shù)和中子數(shù)。 (3)判斷以上五個核反應的反應類型。,E,B,A,解題導思：(1)試寫出α粒子、β粒子、中子的符號。 (2)原子彈利用的反應類型是什么？ (3)氫彈利用的反應類型是什么？ 答案：(1)α粒子符號是He，β粒子符號是e，中子的符號是n。 (2)原子彈利用的是核裂變反應。 (3)氫彈利用的是核聚變反應。,[解析] (1)人工轉變方程的特點是箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核，箭頭的右邊也是常見元素的原子核。E是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程。B是裂變反應，是研究原子彈的核反應方程。A是聚變反應，是研究氫彈的核反應方程。 (2)由電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒可以判定，X質量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為144－56＝88。 答案：(2)144 88 (3)輕核聚變 重核裂變 β衰變 α衰變 人工轉變,〔類題演練 4 〕,1．質能方程的理解 (1)一定的能量和一定的質量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質量成正比，即E＝mc2。 方程的含義是：物體具有的能量與它的質量之間存在簡單的正比關系，物體的能量增大，質量也增大；物體的能量減少，質量也減少。 (2)核子在結合成原子核時出現(xiàn)質量虧損Δm，其能量也要相應減少，即ΔE＝Δmc2。 (3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2。,核能的計算,2．核能釋放的兩種途徑的理解 中等大小的原子核的比結合能最大，這些核最穩(wěn)定。 (1)使較重的核分裂成中等大小的核。 (2)較小的核結合成中等大小的核，核子的比結合能都會增加，都可以釋放能量。,(2)原子核衰變過程中，α粒子、β粒子和新生原子核在磁場中的軌跡。 ①α衰變中，α粒子和新生原子核在磁場中的軌跡外切，如圖(甲)所示。 ②β衰變中，β粒子和新生原子核在磁場中的軌跡內切，如圖(乙)所示。,(3)計算核能的方法 ①根據(jù)愛因斯坦質能方程，用核反應過程中質量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速的平方，即ΔE＝Δmc2； ②根據(jù)1原子質量單位(u)相當于931.5MeV的能量，得ΔE＝質量虧損的原子質量單位數(shù)×931.5MeV。 ③根據(jù)平均結合能來計算核能 原子核的結合能＝平均結合能×核子數(shù)。 ④有時可結合動量守恒和能量守恒進行分析計算，此時應注意動量、動能關系式p2＝2mEk的應用。,3,大于,答案：(2)4.3×10－12J,〔類題演練 5 〕,