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1、第三章第三章 原子核原子核1 1、原子核的组成与核力、原子核的组成与核力打开原子核物理的大门打开原子核物理的大门 19世纪末，科学家发现世纪末，科学家发现 打开原子核物理大门打开原子核物理大门的一把钥匙的一把钥匙物质的放射性物质的放射性vv放射性现象中放出的三种射线都是从放射性放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构也有内部结构.vv原子核内究竟还有什么结构？原子核内究竟还有什么结构？vv原子核又是由什么粒子组成的呢？原子核又是由什么粒子组成的呢？一、原子核的组成一、原子核的组成质子的发现质子的发现研究表明：
2、质子的性质和氢原子核的性质研究表明：质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核完全相同，所以质子就是氢原子核.19191919年，卢瑟年，卢瑟福用福用粒子粒子轰轰击击氮核氮核，得到得到了了质子质子 p pHe+42N 147 0+178H11 同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。出了质子。原子核是否只是由质子组成呢？原子核是否只是由质子组成呢？核的质量核的质量核的质量核的质量质子质量质子质量质子质量质子质量核的电量核的电量核的电量核的电量质子电量质子电量质子电量质子电量？19201920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近年，卢瑟
3、福预言：可能有一种质量与质子相近年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做的不带电的中性粒子存在，他把它叫做的不带电的中性粒子存在，他把它叫做的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子中子中子中子。核的质量核的质量核的质量核的质量质子质量质子质量质子质量质子质量核的电量核的电量核的电量核的电量质子电量质子电量质子电量质子电量-质子是原子核的组成部分。质子是原子核的组成部分。中子的发现中子的发现 1932 1932年英国物理学家年英国物理学家查德威克查德威克用用粒子粒子轰击铍发现了轰击铍发现了中子中子 n n。n C He Be
4、 126941042+vv研究证明中子的质量和质子的质量基本相研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电，是中性粒子同，但是不带电，是中性粒子.vv在对各种原子核进行的实验中，发现质子在对各种原子核进行的实验中，发现质子和中子是组成原子核的两种基本粒子和中子是组成原子核的两种基本粒子.中子的发现中子的发现1.原子核的组成：原子核的组成：2.原子核中的三个整数原子核中的三个整数:1)核子数：核子数：质子和中子质量相差很小，统称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为核子。质子数和中子数之和叫核子数核子数.2)电荷数电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子数：原子核所带的电
5、荷总是质子数的整数倍，用这个整数表示电荷数的整数倍，用这个整数表示电荷数.3)质量数质量数(A)：原子核的质量等于质子和中子：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，这个整数叫核子质量的整数倍，这个整数叫质量数质量数.质子和中子（质子和中子（统称核子统称核子）原子核的组成原子核的组成中子中子中子中子 质子质子质子质子 统称统称统称统称核子核子核子核子 U He H 1142235 92 原原 子子 核核 的的 组组 成成 1015m （核）电荷数（核）电荷数（核）电荷数（核）电荷数X AZ质量数质量数质量数质量数
6、元素符号元素符号元素符号元素符号 X 表示表示元素符号元素符号Z表示质子数表示质子数A表示质量数表示质量数3.3.原子核中的两个等式原子核中的两个等式:(1)(1)核电荷数核电荷数=质子数质子数=原子序数原子序数=荷外电子数荷外电子数(2)(2)质量数质量数=核子数核子数=质子数质子数+中子数中子数氦原子核氦原子核有有有有2 2个质子，个质子，个质子，个质子，2 2个中子。个中子。个中子。个中子。质量数为质量数为质量数为质量数为4 4铀原子核铀原子核有有有有9292个质子，个质子，个质子，个质子，143143个中子。个中子。个中子。个中子。质量数为质量数为质量数为质量数为235235 4、同位
7、素：、同位素：质子数相同，中子数不同的原子，质子数相同，中子数不同的原子，（质量数自然不同），（质量数自然不同），互为同位素互为同位素。发现质子核反应发现质子核反应发现中子核反应发现中子核反应核反应：利用天然反射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰核反应：利用天然反射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击原子核击原子核,以产生新的原子核的过程。以产生新的原子核的过程。核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子。核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子。温馨提示温馨提示温馨提示温馨提示 遵循：遵循：上标质量数守恒上标质量数守恒 下标电荷数守恒下标电荷数守恒二、核反应二、核反应其他核反应：其他核反应
8、：二、核反应二、核反应居里夫妇居里夫妇第一次制造出了自然界中没有的放射性同位素磷第一次制造出了自然界中没有的放射性同位素磷3030核子以什么力核子以什么力结合成原子核结合成原子核中子中子质子质子原子核示意图原子核示意图试计算核子之间存在万有引力试计算核子之间存在万有引力及库仑斥力及库仑斥力三、核力三、核力质子间的距离质子间的距离r=110-15m质子的质量质子的质量m=1.6710-27kg质子的电量质子的电量q=1.610-19c引力常量引力常量G=6.710-11m3.kg-1.s-2静电力常量静电力常量k=9.0109N.m2.C-2 原原子子核核的的半半径径约约为为10-15m,只只相
9、相当当原原子子半半径径的的万万分分之之一一。在在这这么么小小的的空空间间里里带带正正电电的的质质子子与与质质子子间间的的库库仑仑斥斥力力是是很很大大，万万有有引引力力太太小小，只只有有库库仑仑力力的的10-36。而而通通常常原原子子核核是是稳稳定定的的,于于是是核核内内还还应应有有另另一一种种力力把把各各种种核核子子紧紧紧紧拉拉在一起在一起,此力称为此力称为核力核力。核力核力mpmp库仑力库仑力库仑力库仑力万有万有引力引力万有万有引力引力核力核力 核子靠什么力结合成原子核？核子靠什么力结合成原子核？使核子结合在一起的强相互使核子结合在一起的强相互作用（引力）作用（引力）中子中子质子质子核力存在
10、于质子之间、中核力存在于质子之间、中子之间及中子与质子之间，即子之间及中子与质子之间，即核子之间。核子之间。核力是只在核力是只在2.01015米距米距离内起作用的短程强相互作用离内起作用的短程强相互作用力。由于核子的大小约为力。由于核子的大小约为0.81015米，故只有相邻的核米，故只有相邻的核子之间才有核力作用。子之间才有核力作用。核力的本质仍在研究中。核力的本质仍在研究中。原子核示意图原子核示意图 2.核核力力是是短短程程力力。约约在在 10-15m量量级级时时起起作作用用，距距离离大大于于0.810-15m时时为为引引力力,距距离离为为1.510-15m时时核核力力几几乎乎消消失失，距离
11、距离小于小于0.810-15m时为斥力时为斥力。3.3.核核核核力力力力具具具具有有有有饱饱饱饱和和和和性性性性。核核核核子子子子只只只只对对对对相相相相邻邻邻邻的的的的少少少少数数数数核核核核子子子子产产产产生生生生较较较较强强强强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。的引力，而不是与核内所有核子发生作用。的引力，而不是与核内所有核子发生作用。的引力，而不是与核内所有核子发生作用。4.4.核力具有电荷无关性。核力具有电荷无关性。核力具有电荷无关性。核力具有电荷无关性。要要要要真真真真正正正正了了了了解解解解核核核核子子子子间间间间的的的的相相相相互互互互作作作作用用用用还还还还要要要要考考考
12、考虑虑虑虑核核核核子子子子的的的的组组组组成成成成物物物物夸克的相互作用。夸克的相互作用。夸克的相互作用。夸克的相互作用。1.核核力力是是四四种种相相互互作作用用中中的的强强相相互互作作用用（强强力力）的的一一种表现。种表现。核力的特点：核力的特点：课堂小课堂小 结结 X 表示表示元素符号元素符号Z表示质子数表示质子数A表示质量数表示质量数2、核反应、核反应（1）、）、粒子轰击氮的核粒子轰击氮的核实验（发现质子的核反应）实验（发现质子的核反应）（2）、）、粒子轰击铍的核实验（发粒子轰击铍的核实验（发现中子的核反应）现中子的核反应）3、核力：使核子结合在一起的力是短程强相互作用力。、核力：使核子
13、结合在一起的力是短程强相互作用力。1、原子的组成、原子的组成特点特点：短程力（作用范围：短程力（作用范围1.510-15m内）内）注意：反应过程中质量数、电荷数守恒注意：反应过程中质量数、电荷数守恒1下下列列有有关关物物理理学学史史的的叙叙说说，正正确确的的是是（）A.粒粒子子的的散散射射实实验验揭揭示示了了原原子子内内部部还还有有复复杂杂结构结构B.天天然然放放射射性性现现象象揭揭示示了了原原子子核核内内部部还还有有复复杂结构杂结构C.质质子子和和中中子子的的发发现现揭揭示示了了原原子子核核由由质质子子和和中子组成中子组成D.电子的发现揭示了原子的核式结构模型电子的发现揭示了原子的核式结构模
14、型B C精讲细练2 2、若用、若用x x代表一个中性原子中核外的电子数，代表一个中性原子中核外的电子数，y y代代表此原子的原子核内的质子数，表此原子的原子核内的质子数，z z代表此原子的代表此原子的原子核内的中子数，则对原子核内的中子数，则对 的原子来说（的原子来说（）A A、x=90,y=90,z=234x=90,y=90,z=234 B B、x=90,y=90,z=144x=90,y=90,z=144 C C、x=144,y=144,z=90 x=144,y=144,z=90 D D、x=234,y=234,z=324x=234,y=234,z=324B精讲细练3 3、氢有三种同位素，分别是氕、氢有三种同位素，分别是氕 、氘、氘 、氚、氚 ，则（，则（）A A、它们的质子数相等、它们的质子数相等 B B、它们的核外电子数相等、它们的核外电子数相等 C C、它们的核子数相等、它们的核子数相等 D D、它们的中子数相等、它们的中子数相等AB精讲细练