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1、人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核第十九章第十九章原子核原子核人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核1.原子核的组成原子核的组成人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核1 1、天然放射现象的发现、天然放射现象的发现 1896年年，法法国国物物理理学学家家贝贝可可勒勒尔尔发发现现铀铀U和和含含铀铀的的矿矿物物质质能能发发射射某某种种看看不不见见的的射射线线，这这种种射射线可以穿透黑纸使照像底片感光。线可以穿透黑纸使照像底片感光。18521908人
2、教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核贝可勒尔的偶然贝可勒尔的偶然在一个物理学家的家庭里，爸爸是研究荧光的有一在一个物理学家的家庭里，爸爸是研究荧光的有一种钟表上使用的物质，白天在阳光照射后，到了黑夜里会种钟表上使用的物质，白天在阳光照射后，到了黑夜里会发出微弱的光亮，在物理学上，这种经过太阳的紫外线照发出微弱的光亮，在物理学上，这种经过太阳的紫外线照射以后发出的可见辐射，称为荧光射以后发出的可见辐射，称为荧光1896年，儿子亨利年，儿子亨利贝克勒耳从爸爸那里选了一种荧光贝克勒耳从爸爸那里选了一种荧光物质铀盐，学名叫硫酸钾铀，想研究一下一年前伦琴
3、发现物质铀盐，学名叫硫酸钾铀，想研究一下一年前伦琴发现的的X射线到底与荧光有没有关系射线到底与荧光有没有关系贝克勒耳想，要弄清这个问题，方法并不难只要把贝克勒耳想，要弄清这个问题，方法并不难只要把荧光物质放在一块用黑纸包起来的照相底片上面，让它们荧光物质放在一块用黑纸包起来的照相底片上面，让它们受太阳光的照射，就能作出判断由于太阳光是不能穿透受太阳光的照射，就能作出判断由于太阳光是不能穿透黑纸的，因此太阳光本身是不会使黑纸里面的照相底片感黑纸的，因此太阳光本身是不会使黑纸里面的照相底片感光的如果在由于太阳光的激发而产生的荧光中含有光的如果在由于太阳光的激发而产生的荧光中含有X射线，射线，X射线
4、就会穿透黑纸而使照相底片感光射线就会穿透黑纸而使照相底片感光人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核于是，贝可勒耳进行了这个实验，结果照相底片真的感光于是，贝可勒耳进行了这个实验，结果照相底片真的感光了因此，他满以为在荧光中含有了因此，他满以为在荧光中含有X射线他又让这种现象中射线他又让这种现象中的的“X射线射线”穿过铝箔和铜箔，这样，似乎就更加证明了穿过铝箔和铜箔，这样，似乎就更加证明了X射射线的存在因为当时除了线的存在因为当时除了X射线之外，人们还不知道有别的射射线之外，人们还不知道有别的射线能穿过这些东西线能穿过这些东西可是，有次一连几天是
5、阴沉沉的天气，太阳始终不肯露头，可是，有次一连几天是阴沉沉的天气，太阳始终不肯露头，这就使贝可勒耳无法再做实验他只好把那块已经准备好的硫这就使贝可勒耳无法再做实验他只好把那块已经准备好的硫酸钾铀和用黑纸包裹着的照相底片一同放进暗橱，无意中还将酸钾铀和用黑纸包裹着的照相底片一同放进暗橱，无意中还将一把钥匙搁在了上面几天之后，当他取出一张照相底片，企一把钥匙搁在了上面几天之后，当他取出一张照相底片，企图检查底片是否漏光冲洗的结果，却意外地发现，底片强烈图检查底片是否漏光冲洗的结果，却意外地发现，底片强烈地感光了，在底片上出现了硫酸钾铀很黑的痕迹，还留有钥匙地感光了，在底片上出现了硫酸钾铀很黑的痕迹
6、，还留有钥匙的影子可这次照相底片并没有离开过暗橱，没有外来光线；的影子可这次照相底片并没有离开过暗橱，没有外来光线；硫酸钾铀未曾受光线照射，也谈不上荧光，更谈不到含有什么硫酸钾铀未曾受光线照射，也谈不上荧光，更谈不到含有什么X射线了射线了人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核那么，是什么东西使照相底片感光的呢？照相底片是同硫那么，是什么东西使照相底片感光的呢？照相底片是同硫酸钾铀放在一起的，只能推测这一定是硫酸钾铀本身的性质造酸钾铀放在一起的，只能推测这一定是硫酸钾铀本身的性质造成的硫酸钾铀是一种每个分子都含有一个铀原子的化合物成的硫酸钾铀是一
7、种每个分子都含有一个铀原子的化合物硫酸钾铀中，硫、氧、钾原子是稳定的，只有其中的铀原子能硫酸钾铀中，硫、氧、钾原子是稳定的，只有其中的铀原子能够悄悄地放出另一种人们肉眼看不见的射线，使照相底片感光够悄悄地放出另一种人们肉眼看不见的射线，使照相底片感光了这种神秘的射线，似乎是无限地进行着，强度不见衰减了这种神秘的射线，似乎是无限地进行着，强度不见衰减发出发出X射线还需要阴极射线管和高压电源，而铀盐无需任何外射线还需要阴极射线管和高压电源，而铀盐无需任何外界作用却能永久地放射着一种神秘的射线界作用却能永久地放射着一种神秘的射线贝可勒耳虽然没有完成他预想的试验，却意外地发现了一贝可勒耳虽然没有完成他
8、预想的试验，却意外地发现了一种新的射线后来，人们把物质这种自发放出射线的性质叫放种新的射线后来，人们把物质这种自发放出射线的性质叫放射性，把有放射性的物质叫做放射性物质这就是世界闻名的射性，把有放射性的物质叫做放射性物质这就是世界闻名的关于天然放射性的发现关于天然放射性的发现在科学上，决不能轻易地放过偶然出现的现象新的苗头在科学上，决不能轻易地放过偶然出现的现象新的苗头或线索，一经出现，就要立即抓住它，刨根究底，问它个为什或线索，一经出现，就要立即抓住它，刨根究底，问它个为什么，查它个水落石出么，查它个水落石出人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原
9、子核据说，在贝克勒耳之前，已经有人发现了这种怪现象据说，在贝克勒耳之前，已经有人发现了这种怪现象有一位科研人员把沥青铀矿石和包好的照相底片搁在一有一位科研人员把沥青铀矿石和包好的照相底片搁在一起，底片因曝光而作废了但是，这个人只得出了一个起，底片因曝光而作废了但是，这个人只得出了一个“常识性常识性”的结论：不能把照相底片同沥青铀矿石放在一起的结论：不能把照相底片同沥青铀矿石放在一起这个结论虽然是对的，也有实用价值；可是由于他缺乏这个结论虽然是对的，也有实用价值；可是由于他缺乏一种刨根究底的钻研精神，没有把原因搞清楚，以至白白一种刨根究底的钻研精神，没有把原因搞清楚，以至白白地放过了完成一项重大
10、发现的机会地放过了完成一项重大发现的机会粗心的人是难有重要发现的，伟大的机会到来时，常粗心的人是难有重要发现的，伟大的机会到来时，常常被擦肩而过因此，科学上想要有成就，必须首先养成常被擦肩而过因此，科学上想要有成就，必须首先养成善于细心观察事物的习惯和本领善于细心观察事物的习惯和本领近代微生物学奠基人巴斯德说过一句话：近代微生物学奠基人巴斯德说过一句话：“在观察的在观察的领域中，机遇只偏爱那种有准备的头脑领域中，机遇只偏爱那种有准备的头脑”这话说的很有这话说的很有道理道理人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核受到贝克勒尔的发现的鼓舞，玛受到贝克
11、勒尔的发现的鼓舞，玛丽丽居里和她的丈夫皮埃尔居里和她的丈夫皮埃尔居里居里对铀和含铀的各种矿石进行深入研对铀和含铀的各种矿石进行深入研究，他们发现沥青含铀，且放射性究，他们发现沥青含铀，且放射性强。于是，玛丽强。于是，玛丽居里发现了两种居里发现了两种新元素，分别叫做钋新元素，分别叫做钋Po和镭和镭Ra。1903年与贝可勒耳一起获得诺贝尔物理学奖。年与贝可勒耳一起获得诺贝尔物理学奖。1906年年，比比埃埃尔尔居居里里因因车车祸祸不不幸幸逝逝世世，年年仅仅47岁岁皮皮埃埃尔尔居居里里去去世世后后，居居里里夫夫人人忍忍受受着着巨巨大大的的悲悲痛痛，她她继继续续放放射射性性的的研研究究工工作作1910年
12、年，她她和和法法国国化化学学家家德德别别爱爱尔尔诺诺一一起起分分析析出出纯纯镭镭元元素素，确确定定了了镭镭的的原原子子量量和和在在元元素素周周期期表表中中的的位位置置她她还还测测出出了了氡氡和和其其他他一一些些放放射射性性元元素素的的半半衰衰期期，整整理理出出放放射射性性元元素素衰衰变变的的系系统统关关系系由由于于这这些些重重大大成成就就，又又荣荣获获1911年年诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖，成成为为历历史史上仅有的两次获得诺贝尔奖的科学家上仅有的两次获得诺贝尔奖的科学家人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核2.2.几个概念几个概念 放射性元素自发
13、地发出射线的现象叫放射性元素自发地发出射线的现象叫天然放射现象。天然放射现象。物质的这种性质叫天然放射性。物质的这种性质叫天然放射性。具有放射性的元素，叫放射性元素。具有放射性的元素，叫放射性元素。天然放射现象说明原子核是有内部结构。天然放射现象说明原子核是有内部结构。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核 放射性不是少数几种元素才有的，研究发放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于现，原子序数大于8282的所有元素，都能自发的的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于放出射线，原子序数小于8383的元素，有的也具的元素，有的也具
14、有放射性有放射性放大了放大了10001000倍的铀矿石倍的铀矿石人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核3.射线到底是什么？射线到底是什么？人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核天然放射性元素的原子核发出的射线可使天然放射性元素的原子核发出的射线可使照相底片感光照相底片感光.铅盒铅盒放放射射源源射射线线照相底片照相底片人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核射线射线射线射线射线射线电离能力电离能力贯穿能力贯穿能力速度速度成分成分氦氦原子核原子核高速高
15、速电子流电子流高能量高能量电磁波电磁波1/10光速光速接近光速接近光速光速光速弱弱较强较强很强很强很容易很容易较弱较弱更小更小阅读课文填写表格：阅读课文填写表格：人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核4.质子的发现质子的发现适当选取铝箔的厚度，使容器适当选取铝箔的厚度，使容器C抽成真空后，抽成真空后，粒粒子恰好被子恰好被F吸收而不能透过，在吸收而不能透过，在F后面放一荧光屏后面放一荧光屏S，用显微镜用显微镜s来观察荧光屏上是否出现闪光通过阀门来观察荧光屏上是否出现闪光通过阀门T往往C里通进氮气后，卢瑟福从荧光屏里通进氮气后，卢瑟福从荧光屏S上观
16、察到了闪光，上观察到了闪光，把氮气换成氧气或二氧化碳，又观察不到闪光，这表把氮气换成氧气或二氧化碳，又观察不到闪光，这表明闪光一定是明闪光一定是粒子击中氮核后产生的新粒子透粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的过铝箔引起的1919年，卢瑟福做了用年，卢瑟福做了用粒粒子轰击氮原子核的实验，实验装子轰击氮原子核的实验，实验装置如图所示，容置如图所示，容器器C里放有放射性物质里放有放射性物质A，从，从A射出的射出的粒子射到铝箔粒子射到铝箔F上。上。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核卢瑟福把这种粒子引进电场和磁场中，根据它在电场卢瑟福把这种粒子引
17、进电场和磁场中，根据它在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，确定它就是氢和磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫做质子，通常用符号原子核，又叫做质子，通常用符号p表示表示这个质子是这个质子是粒子直接从氮核中打出的，还是粒子直接从氮核中打出的，还是粒子打进氮核后形成的复核发生衰变时放出的呢粒子打进氮核后形成的复核发生衰变时放出的呢?如果质子是如果质子是粒子直接从氮核中打出的，那么在云室里就会看到四条径迹：粒子直接从氮核中打出的，那么在云室里就会看到四条径迹：放射粒子的径迹、碰撞后散射的粒子的径迹、质子的径迹及放射粒子的径迹、碰撞后散射的粒子的径迹、质子的径迹及抛出质子
18、后新核的反冲径迹如果抛出质子后新核的反冲径迹如果粒子打进氮核后形成粒子打进氮核后形成一个复核，这复核立即发生衰变放出一个质子，那么在云室一个复核，这复核立即发生衰变放出一个质子，那么在云室里就能看到三条径迹：入射里就能看到三条径迹：入射粒子的径迹、质子的径迹及粒子的径迹、质子的径迹及反冲核的径迹反冲核的径迹人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核英国物理学家布拉英国物理学家布拉凯特在充氮的云室里做凯特在充氮的云室里做了这个实验布拉凯特了这个实验布拉凯特拍摄了两万多张云室照拍摄了两万多张云室照片，终于从四十多万条片，终于从四十多万条“粒子径迹的照片
19、中，粒子径迹的照片中，发现有八条产生了分叉发现有八条产生了分叉分叉的情况表明，这第二种设想是正确的如果分叉的情况表明，这第二种设想是正确的如果粒子打进氮核后形成一个复核，这复核立即发生衰粒子打进氮核后形成一个复核，这复核立即发生衰变放出一个质子变放出一个质子.人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核在云室的照片中，分叉后细而长的是质子的在云室的照片中，分叉后细而长的是质子的径迹，短而粗的是反冲氧核的径迹径迹，短而粗的是反冲氧核的径迹后来，人们用同样的方法使氟、钠、铝等后来，人们用同样的方法使氟、钠、铝等核发生了类似的转变，并且都产生了质子由核发生
20、了类似的转变，并且都产生了质子由于各种核里都能轰击出质子，可见质子是原子于各种核里都能轰击出质子，可见质子是原子核的组成部分核的组成部分.人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核5.中子的发现中子的发现卢瑟福用卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子后，粒子轰击氮核发现质子后，有人设想原子核是由带正电的质子组成的但有人设想原子核是由带正电的质子组成的但是除了氢原子外，所有元素的原子核的质量数是除了氢原子外，所有元素的原子核的质量数并不等于原子核的电荷数例如，氦核的质量并不等于原子核的电荷数例如，氦核的质量数为数为4，电荷数是，电荷数是2，铀，铀238的质量数
21、是的质量数是238，电，电荷数是荷数是92，那么原子核里除了质子外还有什么，那么原子核里除了质子外还有什么呢呢?1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与年，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，他把它叫质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫中子中子人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核1930年德国的物理学家博特报告：用由钋放出的年德国的物理学家博特报告：用由钋放出的射线轰击铍射线轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线的贯穿能力极时产生一种射线，这种射线的贯穿能力极强，它能穿透几厘米厚的铅板当时唯一能够贯穿铅层强，它能穿
22、透几厘米厚的铅板当时唯一能够贯穿铅层的射线是的射线是射线，所以认为这种射线可能是射线，所以认为这种射线可能是射线射线人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核1932年法国的物理学家约里奥年法国的物理学家约里奥居里居里(19001958)和伊丽芙和伊丽芙居里居里(18871956)夫妇发现，如果用夫妇发现，如果用来自铍的这种射线去轰击含有大量氢原子的石蜡，竟来自铍的这种射线去轰击含有大量氢原子的石蜡，竟能从石蜡中打出质子能从石蜡中打出质子(见上图见上图)通过计算表明，如果这通过计算表明，如果这种射线是种射线是射线的话，打出石蜡中氢原子核的光子射线的
23、话，打出石蜡中氢原子核的光子的能量应达到的能量应达到55Mev，但用钋衰变出的，但用钋衰变出的粒子轰击粒子轰击铍核只能产生能量为铍核只能产生能量为7Mev的的光子，远小于从石蜡光子，远小于从石蜡中打出质子所需光子的能量，约里奥中打出质子所需光子的能量，约里奥居里夫妇想不出居里夫妇想不出这是为什么这是为什么人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核1932年英国物理学家查德威克年英国物理学家查德威克(18911974)看看到约里奥、居里夫妇的报告后，仔细地研究了这种到约里奥、居里夫妇的报告后，仔细地研究了这种射线发现这种射线在磁场中不发生偏转，可见它
24、射线发现这种射线在磁场中不发生偏转，可见它是中性粒子流测出这种射线的速度不到光速的十是中性粒子流测出这种射线的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是分之一，因此排除了它是射线的可能射线的可能他用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打出他用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打出了一些氢核和氮核，他测量了被打出的氢核和氮核了一些氢核和氮核，他测量了被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出这种射线粒子的质量，从而的速度，并由此推算出这种射线粒子的质量，从而发现了中子发现了中子人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核质子中子核子质子数电荷数6.6.原子核的组成原
25、子核的组成 质质子子和和中中子子统统称称为为核核子子。原原子子核核的的电电荷荷数数等等于于它它的的质质子子数数；原原子子核核的的质质量量数数就就等等于于它的核子数，即质子数与中子数的和。它的核子数，即质子数与中子数的和。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核电子原子核在核物理学中，在核物理学中，在核物理学中，在核物理学中，原子核在其他粒子原子核在其他粒子原子核在其他粒子原子核在其他粒子的轰击下产生新原的轰击下产生新原的轰击下产生新原的轰击下产生新原子核的过程，称为子核的过程，称为子核的过程，称为子核的过程，称为核反应核反应核反应核反应人教版选修
26、人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核7.同位素同位素质子数相同而中子数不同的原子核，质子数相同而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称在元素周期表中处于同一位置，因而互称为同位素。例如，氢有三种同位素氕、氘、为同位素。例如，氢有三种同位素氕、氘、氚。氚。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核思考与讨论：思考与讨论：一个铀原子核的质量数是一个铀原子核的质量数是235，它的核子数、质子数和中子数分别它的核子数、质子数和中子数分别是多少？是多少？人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中
27、学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核2.放射性元素的衰变放射性元素的衰变人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核1.原子核的衰变原子核的衰变原子核放出原子核放出粒子或粒子或粒子，由于核电荷粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。的衰变。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核（1 1）衰变衰变（2 2）衰变衰变 原子核衰变时，电荷数、质量数、能量和动量均原子核
28、衰变时，电荷数、质量数、能量和动量均守恒。守恒。射线经常是伴随射线经常是伴随衰变和衰变和衰变而产生的。衰变而产生的。（3 3）衰变衰变人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核 2322329090Th Th（钍）经过一系列（钍）经过一系列 和和 衰变衰变,变成变成2082088282Pb Pb，下列说法正确的是（，下列说法正确的是（）A.A.铅核比钍核少铅核比钍核少8 8个质子个质子 B.B.铅核比钍核少铅核比钍核少1616个中子个中子 C.C.共经历了共经历了4 4次次衰变和衰变和6 6次次衰变衰变 D.D.共经历了共经历了6 6次次衰变和衰变
29、和4 4次次衰变衰变ABD人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核2.2.半衰期半衰期 定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。需的时间。物理意义：表示放射性元素的衰变快慢。物理意义：表示放射性元素的衰变快慢。用用 半衰期，半衰期，m m0 0 衰变前质量衰变前质量 m m 衰变后质量，衰变后质量，n n 半衰期数半衰期数 N N0 0 衰变前原子核数，衰变前原子核数，N N 衰变后原子核数衰变后原子核数人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核 放射
30、性元素的衰变快慢是由核内部的因素决定，放射性元素的衰变快慢是由核内部的因素决定，跟原子所处的物理状态（如：温度、压强）或化跟原子所处的物理状态（如：温度、压强）或化学状态（如：单质、化合物）无关。学状态（如：单质、化合物）无关。半衰期是个统计规律，只对大量原子核有意半衰期是个统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核是没有意义的，某一个原子核义，对少数原子核是没有意义的，某一个原子核何时发生衰变是不可知的。何时发生衰变是不可知的。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核3.核衰变与动量守恒及带电粒子在电磁场中运动的核衰变与动量守恒及带电粒子在电
31、磁场中运动的综合应用。综合应用。在在、衰变过程中系统的动量守恒，若原核衰变过程中系统的动量守恒，若原核是静止的，则据动量守恒定律有：是静止的，则据动量守恒定律有：mV-M新新V新新=0由带电粒子在磁场中运动的轨道半径及旋转方由带电粒子在磁场中运动的轨道半径及旋转方向可判定：向可判定：或或粒子的半径大、新核的半径小，两粒子的半径大、新核的半径小，两圆内切为圆内切为衰变，两圆外切为衰变，两圆外切为衰变；由两圆半径关衰变；由两圆半径关系可推知新核及原核的核电荷数。系可推知新核及原核的核电荷数。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核在匀强磁场中，一个原
32、来静止的放射性原子核，由在匀强磁场中，一个原来静止的放射性原子核，由于天然衰变而得到两条内切的圆径迹，圆半径之比于天然衰变而得到两条内切的圆径迹，圆半径之比为为44：1，则放射性元素的原子序数是（，则放射性元素的原子序数是（）A.43B.45C.86D.90 A人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核在匀强磁场中，一个原来静止的放射性原子核，由在匀强磁场中，一个原来静止的放射性原子核，由于天然衰变而得到两条外切的圆径迹，圆半径之比于天然衰变而得到两条外切的圆径迹，圆半径之比为为44：1，则放射性元素的原子序数是（，则放射性元素的原子序数是（）A.
33、43B.45C.86D.90 D人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核铀铀238的半衰期是的半衰期是4.5l09年。假使年。假使块矿石中含块矿石中含有有1千克的铀千克的铀238，经，经45亿年后还剩多少铀亿年后还剩多少铀238?假设假设发生衰变的铀发生衰变的铀238都变成了铅都变成了铅206，矿石中含有多少，矿石中含有多少铅铅?这时铀铅比例是多少这时铀铅比例是多少?再经再经45亿年，矿石中铀的亿年，矿石中铀的铅比例将变成多少铅比例将变成多少?根据这种铀铅比例能不能判断出根据这种铀铅比例能不能判断出矿石的年龄矿石的年龄?经经45亿年剩余的铀亿年剩
34、余的铀238为为0.5kg，衰变成铅的质量衰变成铅的质量为为0.433kg，铀、铅比例为铀、铅比例为1.15:1.再经过再经过45亿年，铀、铅比例为亿年，铀、铅比例为0.385。只要分析矿石中铀、铅比例，就可以推算出矿石的只要分析矿石中铀、铅比例，就可以推算出矿石的年龄年龄t。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核碳碳14具有放射性，其半衰期具有放射性，其半衰期5686年。空气中碳年。空气中碳12跟跟碳碳14的存量比约为的存量比约为1012：1.2。活着的生物体中碳的这。活着的生物体中碳的这两种同位素之比与空气中相同。生物死亡后，不再吸两种同位
35、素之比与空气中相同。生物死亡后，不再吸收碳，碳收碳，碳14将以将以5686年为半衰期减少，因此测出生物年为半衰期减少，因此测出生物遗骸中碳遗骸中碳12与碳与碳14的存量比，再跟空气中的相比较，的存量比，再跟空气中的相比较，可估算出古生物死亡年代。如果现测得一古代遗骸中可估算出古生物死亡年代。如果现测得一古代遗骸中碳碳14跟碳跟碳12的存量比为空气中的的存量比为空气中的2/3，试估算该古遗骸，试估算该古遗骸年代。年代。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核 用放射源钋（用放射源钋（P0）发射的发射的粒子打在铍核粒子打在铍核49Be上，产上，产生一
36、种新粒子和另一生这成物。新粒子组成的粒子流生一种新粒子和另一生这成物。新粒子组成的粒子流有以下特点：有以下特点：（1）在任意方向的磁场中都不偏转；）在任意方向的磁场中都不偏转；（2）让它与含氢物质中静止的氢核相碰撞，可把氢核）让它与含氢物质中静止的氢核相碰撞，可把氢核击出，被击出氢核的能量为击出，被击出氢核的能量为4.7MeV.让它与含氮物质中让它与含氮物质中的静止氮核相碰撞，也可把氮核击出，被击出氮核的的静止氮核相碰撞，也可把氮核击出，被击出氮核的能量为能量为EN=1.2MeV.碰撞可视为对心完全弹性碰撞，且碰撞可视为对心完全弹性碰撞，且已知氢核与氮核的质量之比为已知氢核与氮核的质量之比为1
37、：14。试根据以上数据求出新粒子质量与氢核质量之比，试根据以上数据求出新粒子质量与氢核质量之比，对此新粒子是什么粒子作出判断，并写出对此新粒子是什么粒子作出判断，并写出粒子轰击粒子轰击49Be的核反应方程式。的核反应方程式。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核分析：设分析：设mH、mN分别表示氢核与氮核的质量，分别表示氢核与氮核的质量，VH、VN分别表示分别表示氢核、氮核被未知粒子碰撞后的速度。氢核、氮核被未知粒子碰撞后的速度。m表示未知粒子的质量，表示未知粒子的质量，V表示未知粒子碰撞前的速度，表示未知粒子碰撞前的速度，V1、V2分别表示未
38、知粒子与氢核、分别表示未知粒子与氢核、氮核碰撞后的速度。氮核碰撞后的速度。完全弹性碰撞过程中，系统的动量和机械能守完全弹性碰撞过程中，系统的动量和机械能守恒，所以有恒，所以有mV=mV1+mHVH（1）mV2/2=mV12/2+mHVH2/2（2）mV=mV2+mNVN（3）mV2/2=mV12/2+mNVN2/2(4)由（由（1）、（）、（2）式解得）式解得VH=2mV/(m+mH)(5)由（由（3）、（）、（4）式解得）式解得VN=2mV/(m+mN)(6)由于由于EH=mHVH2/2,EN=mNVN2/2将（将（5）、（）、（6）式代入整理得）式代入整理得EH/EN=mHVH2/mNVN
39、2代入数据得：代入数据得：m/mH=1.03人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核3.探测放射线的方法探测放射线的方法人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核 虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现象来虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是探知放射线的存在，这些现象主要是：探测射线的方法1 1、使气体电离使气体电离2 2、使照相底片感光使照相底片感光3 3、使荧光物质产生荧光使荧光物质产生荧光人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九
40、章原子核第十九章原子核1.威耳逊云室威耳逊云室观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：1912年发明。年发明。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核观察威耳逊云室的结构，研究射线在云室中的径迹：观察威耳逊云室的结构，研究射线在云室中的径迹：观察威耳逊云室的结构，研究射线在云室中的径迹：观察威耳逊云室的结构，研究射线在云室中的径迹：射线径迹 径迹的长短和粗径迹的长短和粗细可以知道粒子的性细可以知道粒子的性
41、质；粒子轨迹的弯曲质；粒子轨迹的弯曲方向可以知道粒子带方向可以知道粒子带电的正负电的正负 射线径迹人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核气泡室里装的是液体，气泡室里装的是液体，气泡室里装的是液体，气泡室里装的是液体，控制室内的温度和压强，控制室内的温度和压强，控制室内的温度和压强，控制室内的温度和压强，使室内的温度略低于液体使室内的温度略低于液体使室内的温度略低于液体使室内的温度略低于液体的沸点，当气泡室的压强的沸点，当气泡室的压强的沸点，当气泡室的压强的沸点，当气泡室的压强突然降低时，液体的沸点突然降低时，液体的沸点突然降低时，液体的沸点突然
42、降低时，液体的沸点降低因此液体过热，在通降低因此液体过热，在通降低因此液体过热，在通降低因此液体过热，在通过室内射线粒子周围就有过室内射线粒子周围就有过室内射线粒子周围就有过室内射线粒子周围就有气泡形成通过照片上记气泡形成通过照片上记气泡形成通过照片上记气泡形成通过照片上记录的情况，可以分析粒子录的情况，可以分析粒子录的情况，可以分析粒子录的情况，可以分析粒子的带电、动量、能量等情的带电、动量、能量等情的带电、动量、能量等情的带电、动量、能量等情况况况况2.气泡室气泡室1952年美国物理学家发明，年美国物理学家发明，1960年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金
43、陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核德国物理学家盖革在德国物理学家盖革在德国物理学家盖革在德国物理学家盖革在19281928年与米勒合作研制年与米勒合作研制年与米勒合作研制年与米勒合作研制出的计数器用来检测放射性是非常方便的，盖出的计数器用来检测放射性是非常方便的，盖出的计数器用来检测放射性是非常方便的，盖出的计数器用来检测放射性是非常方便的，盖革管的结构如图所示：革管的结构如图所示：革管的结构如图所示：革管的结构如图所示：3.盖革米勒计数器盖革米勒计数器窗口窗口阴极阴极阳极阳极接放大器粒子人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核人教版
44、选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核4 4.放射性同位素及其应用放射性同位素及其应用人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核1.核反应核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰在核物理学中，原子核在其他粒子的轰在核物理学中，原子核在其他粒子的轰在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应击下产生新原子核的过程，称为核反应击下产生新原子核的过程，称为核反应击下产生新原子核的过程，称为核反应在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。人教版选修人教版选修3
45、-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核2 2、放射性同位素：、放射性同位素：具有放射性的同位素。具有放射性的同位素。3 3、用人工方式获得放射性同位素、用人工方式获得放射性同位素1934年，约里奥年，约里奥居里夫妇用人工方法合成第一居里夫妇用人工方法合成第一个人工放射性同位素。现在已达个人工放射性同位素。现在已达1000多种。多种。人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核神秘的反物质神秘的反物质1930年英国物理学家狄拉克提出电子有两种，除了年英国物理学家狄拉克提出电子有两种，除了有带负电荷的电子外，还有带正电荷的电子
46、，这两种电有带负电荷的电子外，还有带正电荷的电子，这两种电荷恰好一正一反，带负电荷的电子叫正电子，带正电荷荷恰好一正一反，带负电荷的电子叫正电子，带正电荷的电子叫反电子的电子叫反电子长期以来，人们一直认为电子只有一种，所以对狄长期以来，人们一直认为电子只有一种，所以对狄拉克的预言半信半疑没想到两年以后狄拉克的预言得拉克的预言半信半疑没想到两年以后狄拉克的预言得到了证实，美国物理学家安德森在实验室果然发现了反到了证实，美国物理学家安德森在实验室果然发现了反电子电子人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核后来人们陆续又发现了反质子、反中子等等各后来人
47、们陆续又发现了反质子、反中子等等各种各样的反粒子反粒子发现的多了，人们自然会种各样的反粒子反粒子发现的多了，人们自然会想到，既然物质是由电子、质子和中子组成的，那想到，既然物质是由电子、质子和中子组成的，那么是不是由反电子、反质子和反中子组成的物质就么是不是由反电子、反质子和反中子组成的物质就是反物质呢是反物质呢于是科学家们设计好方案进行实验，功夫不负于是科学家们设计好方案进行实验，功夫不负有心人，科学家们终于在实验室得到了结构比较简有心人，科学家们终于在实验室得到了结构比较简单的反氘，这说明反物质的设想并不荒唐单的反氘，这说明反物质的设想并不荒唐人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中
48、学陈连陈连余余第十九章原子核第十九章原子核反物质这东西很神秘的，只要一露面，立即就会与反物质这东西很神秘的，只要一露面，立即就会与正物质结合，同时放出大量的能量据说正物质结合，同时放出大量的能量据说1908年中西伯利年中西伯利亚的通古斯大爆炸就是由于天外飞来一块由反物质组成的亚的通古斯大爆炸就是由于天外飞来一块由反物质组成的陨石，反物质与正物质通古斯河上空结合放出大量能量而陨石，反物质与正物质通古斯河上空结合放出大量能量而造成的造成的据估计，一克反物质与正物质结合时，放出的能量相据估计，一克反物质与正物质结合时，放出的能量相当于世界上几个最大水电站发电量的总和科学家预测假当于世界上几个最大水电
49、站发电量的总和科学家预测假如利用反物质推动太空船，六星期到达火星将不是梦想如利用反物质推动太空船，六星期到达火星将不是梦想但是，要利用反物质，就必须首先找到反物质，在地但是，要利用反物质，就必须首先找到反物质，在地球上人们尚未找到可利用的反物质令人可喜的是科学家球上人们尚未找到可利用的反物质令人可喜的是科学家发现在地球之外十分遥远的银河系中心存在一个反物质源，发现在地球之外十分遥远的银河系中心存在一个反物质源，它喷射出一个它喷射出一个“反物质喷泉反物质喷泉”，这些反物质能不能为人类，这些反物质能不能为人类所利用至今还是个谜所利用至今还是个谜人教版选修人教版选修3-53-5金陵中学金陵中学陈连陈
50、连余余第十九章原子核第十九章原子核放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多方面得到了广泛的应用其应用是沿着利用它的射线多方面得到了广泛的应用其应用是沿着利用它的射线多方面得到了广泛的应用其应用是沿着利用它的射线多方面得到了广泛的应用其应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的和作为示踪原子两个方向展开的和作为示踪原子两个方向展开的和作为示踪原子两个方向展开的4放放射射性性的的应应用用应用射线应用射线示踪原子示踪原子探伤仪探伤仪培育新种培育新种保存食物