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1、学习好资料 欢迎下载 专题八 波粒二象性 原子和原子核 一、学习目标 1、掌握光电效应与光的粒子性 2、掌握原子能级跃迁和原子核的衰变规律 3、学会核反应方程的书写、质量亏损和核能的计算 二、课时安排 2 课时 三、教学过程（一）知识梳理 1.氢原子能级图(1)能级图如图 1 所示.图 1(2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：NC2nnn2.2.原子核的衰变 衰变类型 衰变 衰变 衰变方程 AZXA4Z2Y42He AZXAZ1Y 01e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一整体射出 中子转化为质子和电子 211H 210n42He 10n11H 01e 衰变规律
2、电荷数守恒、质量数守恒 3.核能(1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量.(2)质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差，注意质量数与质量是两个不同的概念.学习好资料 欢迎下载(3)质能方程：Emc2，即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量与它的质量成正比.4.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大.(3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会
3、超过 109s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比.5.光电效应方程(1)光电子的最大初动能跟入射光子的能量h 和逸出功W0的关系为：12mv2hW0.(2)极限频率 cW0h.（二）典例精讲 高考题型一 光电效应与光的粒子性【例 1】(多选)(2016全国乙卷35(1)改编)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生.下列说法正确的是()A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B.入射光的频率变高，饱和光电流变大 C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有
4、光电流产生 解析 在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此 A正确，B错误；根据EkhW0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率变高时，最大初动能Ek变大，因此 C正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此 D错误.答案 AC 归纳小结 1.处理光电效应问题的两条线索 一是光的频率，二是光的强度，两条线索对应的关系是：原子核的衰变规律学会核反应方程的书写质量亏损和核能的计算二课时安排课时三教学过程一知识梳理氢原子能级图能级图如图所示图一群氢原子处于量子数为的激发态时可能辐射出的光谱线条数原
5、子核的衰变衰变类型衰变方程衰子核的结合能克服核力做功使原子核分解为单个核子时吸收的能量或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量质量亏损组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差注意质量数与质量是两个不同的概念学习好资料欢金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应光电子的最大初动能与入射光的强度无关只随入射光的频率增大而增大入射光照射到金属板上时光电子的发射几乎是瞬时的一般不会超过当入射光的频率大于学习好资料 欢迎下载(1)光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大.(2)光强光子数目多发射光电子数多光电流大.2.爱因斯坦光电效应方程EkhW0的研究对象是金属表
6、面的电子，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大(如图 2 所示)，直线的斜率为h，直线与 轴的交点的物理意义是极限频率 c，直线与Ek轴交点的物理意义是逸出功的负值.图 2 高考题型二 原子结构和能级跃迁【例 2】(多选)如图 3 所示为氢原子的能级图.用光子能量为 13.06eV 的光照射一群处于基态的氢原子，下列说法正确的是()图 3 A.氢原子可以辐射出连续的各种波长的光 B.氢原子可能辐射出 10 种不同波长的光 C.氢原子从n4 的能级向n3 的能级跃迁时辐射光的波长最短 D.辐射光中，光子能量为 0.31eV 的光波长最长 解析 氢原子只能辐射出不连续的几种波长的光.故 A错
7、误；因为(13.6 13.06)eV 0.54eV，知氢原子能够跃迁到第 5 能级，根据 C2510 知可能观测到氢原子辐射的不同波长的光有 10 种.故 B正确；从n5 能级跃迁到n1 能级辐射的光子能量最大，波长最短.故 C错误；从n5 能级跃迁到n4 能级辐射的光子能量最小，波长最长.光子能量为E5E40.54(0.85)eV0.31eV.故D正确.答案 BD 归纳小结 原子核的衰变规律学会核反应方程的书写质量亏损和核能的计算二课时安排课时三教学过程一知识梳理氢原子能级图能级图如图所示图一群氢原子处于量子数为的激发态时可能辐射出的光谱线条数原子核的衰变衰变类型衰变方程衰子核的结合能克服核
8、力做功使原子核分解为单个核子时吸收的能量或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量质量亏损组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差注意质量数与质量是两个不同的概念学习好资料欢金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应光电子的最大初动能与入射光的强度无关只随入射光的频率增大而增大入射光照射到金属板上时光电子的发射几乎是瞬时的一般不会超过当入射光的频率大于学习好资料 欢迎下载 1.汤姆孙发现了电子，密立根测出了电子的电荷量，卢瑟福根据 粒子散射实验构建了原子的核式结构模型.玻尔提出的原子模型很好地解释了氢原子光谱的规律.卢瑟福用 粒子轰击氮核实验发现了质子，查德威克
9、用 粒子轰击铍核发现了中子.贝可勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核是有结构的.居里夫妇首次发现了放射性同位素.2.原子的核式结构模型(1)在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核，而电子在核外绕核运动；(2)原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间绕核旋转.3.能级和能级跃迁：(1)轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动rnn2r1(n1,2,3，)(2)能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态EnE1n2(n1,2,3，)(3)吸收或辐射能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级的能
10、量差决定，即hEmEn(mn).高考题型三 核反应和核能的计算【例 3】(2016全国甲卷35(1)在下列描述核过程的方程中，属于 衰变的是_，属于 衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_.(填正确答案标号)A.146C147N 01e B.3215P3216S 01e C.23892U23490Th42He D.147N42He178O11H E.23592U10n14054Xe9438Sr210n F.31H 21H42He10n 解析 衰变的反应物只有一个，生成物有42He或 01e；重核裂变的反应物是重核和中子，生成中等质量的核并再次放出多个中子；轻核聚变是轻核合成为中等质量原子核
11、的衰变规律学会核反应方程的书写质量亏损和核能的计算二课时安排课时三教学过程一知识梳理氢原子能级图能级图如图所示图一群氢原子处于量子数为的激发态时可能辐射出的光谱线条数原子核的衰变衰变类型衰变方程衰子核的结合能克服核力做功使原子核分解为单个核子时吸收的能量或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量质量亏损组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差注意质量数与质量是两个不同的概念学习好资料欢金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应光电子的最大初动能与入射光的强度无关只随入射光的频率增大而增大入射光照射到金属板上时光电子的发射几乎是瞬时的一般不会超过当入射光的频率大于
12、学习好资料 欢迎下载 的核，故属于 衰变的是 C；属于 衰变的是 A、B；属于裂变的是 E；属于聚变的是 F.答案 C AB E F 归纳小结 1.射线、射线、射线之间的区别 名称 射线 射线 射线 实质 氦核流 电子流 光子 速度 约为光速的110 约为光速的 99%光速 电离作用 很强 较弱 很弱 贯穿能力 很弱 较强 最强 2.核反应、核能、裂变、轻核的聚变(1)在物理学中，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.核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律.(2)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即Emc2或 Emc2.(3)把重核分裂
13、成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变；把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变.(4)核能的计算：Emc2，其中 m为核反应方程中的质量亏损；Em931.5MeV，其中质量亏损m以原子质量单位 u 为单位.(5)原子核的人工转变 卢瑟福发现质子的核反应方程为：147N42He178O11H 查德威克发现中子的核反应方程为：94Be42He126C10n 约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：2713Al42He3015P10n，3015P3014Si 01e 四、板书设计 1、光电效应与光的粒子性 2、原子能级跃迁和原子核的衰变规律 原子核的衰变规律学会核反应
14、方程的书写质量亏损和核能的计算二课时安排课时三教学过程一知识梳理氢原子能级图能级图如图所示图一群氢原子处于量子数为的激发态时可能辐射出的光谱线条数原子核的衰变衰变类型衰变方程衰子核的结合能克服核力做功使原子核分解为单个核子时吸收的能量或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量质量亏损组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差注意质量数与质量是两个不同的概念学习好资料欢金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应光电子的最大初动能与入射光的强度无关只随入射光的频率增大而增大入射光照射到金属板上时光电子的发射几乎是瞬时的一般不会超过当入射光的频率大于学习好资料 欢迎下载
15、 3、核反应方程的书写、质量亏损和核能的计算 五、作业布置 完成波粒二象性 原子和原子核的课时作业 六、教学反思 借助多媒体形式，使同学们能直观感受本模块内容，以促进学生对所学知识的充分理解与掌握。采用启发、诱思、讲解和讨论相结合的方法使学生充分掌握知识。进行多种题型的训练，使同学们能灵活运用本节重点知识。原子核的衰变规律学会核反应方程的书写质量亏损和核能的计算二课时安排课时三教学过程一知识梳理氢原子能级图能级图如图所示图一群氢原子处于量子数为的激发态时可能辐射出的光谱线条数原子核的衰变衰变类型衰变方程衰子核的结合能克服核力做功使原子核分解为单个核子时吸收的能量或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量质量亏损组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差注意质量数与质量是两个不同的概念学习好资料欢金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应光电子的最大初动能与入射光的强度无关只随入射光的频率增大而增大入射光照射到金属板上时光电子的发射几乎是瞬时的一般不会超过当入射光的频率大于