第一篇：《原子與原子核的結構》教案1

《原子與原子核的結構》

(一)引入 新課 復習提問：

1.盧瑟福通過什么實驗產生了質子？試寫出這個實驗的核反應方程式.質子的發(fā)現引導人們更進一步去研究原子核的內部結構，10多年后，科學家經過深入研究發(fā)現了原子核中另一種新的基本粒子——中子.(二)教學過程設計 1.中子的發(fā)現.(1)盧瑟福的假說.質子發(fā)現后，有人提出原子核可能是由帶正電的質子組成的.但這設想在解釋除氫原子核外的其他原子核時遇到了困難，大多數原子核的電荷數與質量數不相等，如鈾238的電荷數為92，若都由質子組成，其質量數也應是92，而除質子外剩下146的質量數是什么呢？ 1920年，根據以上分析，盧瑟福曾預言：可能有一種質量與質子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子.(2)約里奧·居里夫婦的實驗.1930年發(fā)現，用釙(Po)放出的α粒子轟擊鈹(Be)時產生一種射線，這種射線貫穿能力極強，能穿透十幾厘米厚的鉛板，當時人們已知的射線中只有γ射線能穿透鉛板，所以認為這種射線為γ射線.1932年約里奧·居里夫婦用這種射線去轟擊石蠟(含有大量氫原子)，竟從石蠟中打出質子，如圖1(用投影幻燈片打出)，由于被打出質子能量很大，與γ射線的能量不符合，但這射線究竟是什么？約里奧·居里夫婦沒有得出最后的結論.(3)查德威克實驗.1932年英國物理學家查德威克仔細研究了這種射線，發(fā)現它是中性粒子流，在磁場中不偏轉，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射線的可能.后查德威克用這種射線轟擊氫原子和氮原子，結果打擊了一些氫核(質子)和氮核，并測量出被打出的氫核和氮核的速度，由此推算出這種射線的質量.測量結果表明，被打出的原子核的速度是不同的，如被打出的氫核的速度有大有小，查德威克認為其中速度最大的氫核是由于未知射線中的粒子與它正碰的結果，其他速度較小的是由于斜碰的結果.(4)中子的發(fā)現.分析：查德威克認為它們之間的碰撞是彈性正碰；設未知粒子質量為m，速度為v，氫核的質量為mH，最大速度為v′H，并認為氫核在打出前為靜止的，那么根據動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：

同樣可求出未知射線與氮原子碰撞后，打出的氮核的速度

查德威克在實驗中測得氫核的最大速度為v′H=3.3×109cm／s，氮核的最大速度為 v′N=4.7×108cm/s

(5)

(6)將速度的最大值代入方程(6)，可得：

(7)可得：m=1.15mH.查德威克還用別的物質代替氫和氮重做這個實驗，可得到同樣的結果.后來更精確實驗測出，此粒子質量非常接近于質子質量，只比后者大千分之一多(此粒子質量是1.674920×10-27kg，質子質量是1.672614×10-27kg).查德威克發(fā)現的這種與質子質量差不多的粒子，由于不帶電，所以

發(fā)現中子的核反應方程式為

實驗證實，從許多原子核里都能打出中子，可見中子也是原子核的組成部分.中子的發(fā)現是物理學發(fā)展史上的一件大事，由于中子不帶電，所以更容易接近或打進原子核.不少科學家用中子轟擊原子核，進一步揭示了物質的微觀結構，對近代物理學的發(fā)展起了很大作用.由此也可看出科學的預言和假說的重要作用，它可引導人們發(fā)現新的事實和規(guī)律.中子的發(fā)現的歷史事實也使我們明確，在科學研究中要時刻保持嚴謹的態(tài)度，否則會像約里奧.居里夫婦一樣與中子這樣重要的發(fā)現失之交臂.由于發(fā)現了中子，查德威克獲得1935年諾貝爾物理學獎.中子的發(fā)現是科學假設和理論推證相結合的產物，也是查德威克與許多物理學家共同努力的結果.查德威克事后說：“先進的科學知識通常是很多人勞動的成果.” 2.原子核的組成.中子發(fā)現后，原子核是由質子和中子組成的看法很快得到了公認.質子和中子統稱為核子.質子帶一個單位正電荷，質量數為1；中子不帶電，質量數也是1.在核中：電荷數=質子數=核外電子數.質量數=質子數+中子數.個質子，質量數為14，所以中子數為14—7=7，則氮核是由7個質子和7個中子組成的.同位素：具有相同的質子數和不同的中子數的原子互稱同位素.如氘

在天然放射現象中，放射出的三種射線：α粒子是氦核，它是由2個質子和2個中子結合在一起從核中發(fā)射出來的，其核反應方程式為：

β粒子是電子，這是由中子轉化為質子和電子，其核反應方程式為：

γ射線是由光子組成，后面會講到.(三)課堂小結

1.在原子核由質子組成的說法遇到困難時，盧瑟福預言：原子核中可能存在著與質子質量差不多的不帶電粒子，稱為中子.2.查德威克通過對許多實驗的分析，并運用動量守恒和能量守恒的規(guī)律，測量并計算出被一些人誤認為γ射線的粒子的電性和質量，從而發(fā)現了質量與質子差不多，不帶電的中性粒子——中子.3.原子核是由質子和中子組成的.它的電荷數等于質子數，它的質量數等于質子數加中子數.4.了解同位素的意義.知道天然放射現象中α粒子和β粒子的形成及核反應方程式.(四)復習提問

2.一個中子以速度V0與一靜止的原子核作正面彈性碰撞，原子核的質量為A，則該原子核得到的能量E2與中子的起始能量E0之比為

(1)證明上述關系式.根據彈性碰撞的規(guī)律可列出動量守恒和動能守恒的方程：若中子質量為m0.原子核質量為mA=Am0.(1)m0v0=m0v′＋mAv，(1)

(2)

(2)因為A=12，則可求

(五)作業(yè)

練習二：(2)、、(4)、(5)、(6).(3)

第二篇：第一節(jié)原子的核式結構 原子核

原來的方向前進，但是有少數α粒子發(fā)生了較大的偏轉。這說明原子的正電荷和質量一定集中在一個很小的核上。

盧瑟福由α粒子散射實驗提出：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間運動。

盧瑟福出生于新西蘭。盧瑟福在英國劍橋大家卡文迪許實驗室學習了三年，當時領導實驗室的是卓越的物理學家湯姆生。

1896年，貝克勒耳發(fā)現了鈾鹽能發(fā)射出穿透力很強的輻射。不久盧瑟福就證明了這種“鈾射線”與Ｘ射線不同，他把能夠使大量原子電離但易被吸收的粒子叫α粒子后來證實（α粒子就氦核），α粒子帶正電，具有較大的功能，它的質量是電子質量的七千多倍。

盧瑟福是天才的實驗物理學家，他利用當時的實驗條件，對原子的結構進行了實驗研究。1909年，盧瑟福交給一位新來的學生、青年物理學家馬斯登一項簡單的任務，要他數一數穿過各種物質薄片（金、銅、鋁等）的α粒子，這些薄片是放在放射源和熒光屏之間的，盧瑟福想看一看馬斯登能不能看到什么奇異現象，當時大家都接受湯姆生的原子模型，按照這種模型，α粒子應該很容易地穿過原子球，不應該發(fā)生散射現象，但是馬斯登注意到，雖然絕大多數的α粒子穿過了薄片，但是仍然可以看到散射現象——有一些粒子好像是跳回來了，實驗重復了很多次，盧瑟福經過深入的研究和思考以后，得出了下面的結論：原子是一個很復雜的系統，它有一個帶正電的核（原子核），在核周圍的一定軌道上轉動著帶負電的電子。

1918年，盧瑟福接替退休的湯姆生的職位，擔任著名的卡文迪許實驗室主任，他在那里一直工作到逝世。

有關α粒子散射實驗，下列說法中正確的是（）

絕大多數α粒子穿過金箔后不改變方向；

α粒子碰到電子后運動方向幾乎不發(fā)生改變；

α粒子散射實驗，肯定了湯姆生的原子結構模型；

α粒子散射實驗，是盧瑟福原子核式結構模型的實驗依據。

［作業(yè)布置］

第三篇：原子核結構的教案設計

新課標要求

1、知識與技能

(1)知道原子核的組成，知道核子和同位素的概念。

2、過程與方法

(1)通過觀察，思考，討論，初步學會探究的方法;

(2)通過對知識的理解，培養(yǎng)自學和歸納能力。

3、情感、態(tài)度與價值觀

(1)樹立正確的，嚴謹的科學研究態(tài)度;

(2)樹立辨證唯物主義的科學觀和世界觀。

教學重點：原子核的組成。

教學難點：如何利用磁場區(qū)分質子與中子

教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。

教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備

1、原子核的組成問提：質子：由誰發(fā)現的?怎樣發(fā)現的?中子：發(fā)現的原因是什么?由誰發(fā)現的?(盧瑟福用粒子轟擊氮核，發(fā)現質子。查德威克發(fā)現中子。發(fā)現原因：如果原子核中只有質子，那么原子核的質量與電荷量之比應等于質子的質量與電荷量之比，但實際卻是，絕大多數情況是前者的比值大些，盧瑟福猜想核內還有另一種粒子)

小結：

①質子(proton)帶正電荷，電荷量與一個電子所帶電荷量相等，中子(nucleon)不帶電，②數據顯示：質子和中子的質量十分接近，統稱為核子，組成原子核。

提問：③原子核的電荷數是不是電荷量?④原子荷的質量數是不是質量?

提示：③不是，原子核所帶的電荷量總是質子電荷的整數倍，那這個倍數就叫做原子核的電荷數。

④原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數倍，那這個倍數叫做原子核的質量數。

小結：③原子核的電荷數=質子數=核外電子數=原子序數

④原子核的質量數=核子數=質子數+中子數

⑤符號表示原子核，X：元素符號;A：核的質量數;Z：核電荷數

一種鈾原子核的質量數是235，問：它的核子數，質子數和中子數分別是多少?(核子數是235，質子數是92，中子數是143)

2、同位素(isotope)

(1)定義：具有相同質子數而中子數不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，因而互稱同位素。

(2)性質：原子核的質子數決定了核外電子數目，也決定了電子在核外的分布情況，進而決定了這種元素的化學性質，因而同種元素的同位素具有相同的化學性質。

提問：列舉一些元素的同位素?

提示：氫有三種同位素：氕(通常所說的氫)，氘(也叫重氫)，氚(也叫超重氫)，符號分別是：。

碳有兩種同位素，符號分別是。

第四篇：高二物理原子和原子核知識點總結

高二物理原子和原子核知識點總結

一、原子結構知識點：

1、電子的發(fā)現和湯姆生的原子模型：

(1)電子的發(fā)現：

1897年英國物理學家湯姆生，對陰極射線進行了一系列的研究，從而發(fā)現了電子。

電子的發(fā)現表明：原子存在精細結構，從而打破了原子不可再分的觀念。

(2)湯姆生的原子模型：

1903年湯姆生設想原子是一個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體內，而帶負電的電子鑲嵌在正電荷中。

2、α粒子散射實驗和原子核結構模型

(1)α粒子散射實驗：1909年，盧瑟福及助手蓋革手嗎斯頓完成 ①裝置：

② 現象：

a.絕大多數α粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運動，不發(fā)生偏轉。

b.有少數α粒子發(fā)生較大角度的偏轉

c.有極少數α粒子的偏轉角超過了90度，有的幾乎達到180度，即被反向彈回。

(2)原子的核式結構模型：

由于α粒子的質量是電子質量的七千多倍，所以電子不會使α粒子運動方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對α粒子的運動產生明顯的影響。如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿過金箔的α粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，α粒了運動將不發(fā)生明顯改變。散射實驗現象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。

1911年，盧瑟福通過對α粒子散射實驗的分析計算提出原子核式結構模型：在原子中心存在一個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質量，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉。

原子核半徑小于10-14m，原子軌道半徑約10-10m。

3、玻爾的原子模型

(1)原子核式結構模型與經典電磁理論的矛盾(兩方面)

a.電子繞核作圓周運動是加速運動，按照經典理論，加速運動的電荷，要不斷地向周圍發(fā)射電磁波，電子的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實相矛盾。

b.電子繞核旋轉時輻射電磁波的頻率應等于電子繞核旋轉的頻率，隨著旋轉軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實相矛盾。

(2)玻爾理論

上述兩個矛盾說明，經典電磁理論已不適用原子系統，玻爾從光譜學成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個假設：

①定態(tài)假設：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運動，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。

②躍遷假設：原子從一個定態(tài)(設能量為E2)躍遷到另一定態(tài)(設能量為E1)時，它輻射成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 hv=E2-E1

③軌道量子化假設，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運行軌道相對應。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。即軌道半徑跟電子動量mv的乘積等于h/2π的整數倍，即：軌道半徑跟電了動量mv的乘積等于h/2π的整數倍，即

n為正整數，稱量數數

(3)玻爾的氫子模型：

①氫原子的能級公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設基礎上，利用經典電磁理論和牛頓力學，計算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運行時原子的能量，(包括電子的動能和原子的熱能。)

氫原子中電子在第幾條可能軌道上運動時，氫原子的能量En，和電子軌道半徑rn分別為：

其中E1、r1為離核最近的第一條軌道(即n=1)的氫原子能量和軌道半徑。即：E1=-13.6ev, r1=0.53×10-10m(以電子距原子核無窮遠時電勢能為零計算)

②氫原子的能級圖：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級圖。

其中n=1的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。

二、原子核知識點

1、天然放射現象

(1)天然放射現象的發(fā)現：1896年法國物理學，貝克勒耳發(fā)現鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。

放射性：物質能發(fā)射出上述射線的性質稱放射性

放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素

天然放射現象：某種元素白發(fā)地放射射線的現象，叫天然放射現象

天然放射現象：表明原子核存在精細結構，是可以再分的

(2)放射線的成份和性質：用電場和磁場來研究放射性元素射出的射線，在電場中軌跡：

2、原子核的衰變：

(1)衰變：原子核由于放出某種粒子而轉變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中，電荷數和質量數守恒

γ射線是伴隨α、β衰變放射出來的高頻光子流

在β衰變中新核質子數多一個，而質量數不變是由于反映中有一個中子變?yōu)橐粋€質子和一個電子

(2)半衰期：放射性元素的原子核的半數發(fā)生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。

一放射性元素，測得質量為m,半衰期為T，經時間t后，剩余未衰變的放射性元素的質量為m

3、原子核的人工轉變：原子核的人工轉變是指用人工的方法(例如用高速粒子轟擊原子核)使原子核發(fā)生轉變。

(1)質子的發(fā)現：1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氦原子核發(fā)現了質子。

(2)中子的發(fā)現：1932年，查德威克用α粒子轟擊鈹核，發(fā)現中子。

4、原子核的組成和放射性同位素

(1)原子核的組成：原子核是由質子和中子組成，質子和中子統稱為核子

在原子核中：

質子數等于電荷數

核子數等于質量數

中子數等于質量數減電荷數

(2)放射性同位素：具有相同的質子和不同中子數的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。

正電子的發(fā)現：用α粒子轟擊鋁時，發(fā)生核反應。

發(fā)生+β衰變，放出正電子

三、核能知識點：

1、核能：核子結合成的子核或將原子核分解為核子時，都要放出或吸收能量，稱為核能。

2、質能方程：愛因斯坦提出物體的質量和能量的關系：

E=mc2——質能方程

3、核能的計算：在核反應中，及應后的總質量，少于反應前的總質量即出現質量虧損，這樣的反就是放能反應，若反應后的總質量大于反應前的總質量，這樣的反應是吸能反應。

吸收或放出的能量，與質量變化的關系為：

為了計算方便以后在計算核能時我們用以下兩種方法

方法一：若已知條件中以千克作單位給出，用以下公式計算

公式中單位：

方法二：若已知條件中以作單位給出，用以下公式計算

公式中單位：

4、釋放核能的途徑——裂變和聚變

(1)裂變反應：

①裂變：重核在一定條件下轉變成兩個中等質量的核的反應，叫做原子核的裂變反應。

②鏈式反應：在裂變反應用產生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應繼續(xù)下去。

鏈式反應的條件：

③裂變時平均每個核子放能約1Mev能量

1kg全部裂變放出的能量相當于2500噸優(yōu)質煤完全燃燒放出能量

(2)聚變反應：①聚變反應：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應，稱為聚變反應。

②平均每個核子放出3Mev的能量 ③聚變反應的條件;幾百萬攝氏度的高溫

第五篇：原子的結構教案

原子的結構教案

教學目標

認知目標

⑴了解原子是由質子、中子、電子構成。

⑵初步了解相對原子質量的概念，并會查相對原子質量表。

⑶了解原子的實際質量和相對原子質量的意義。

1.能力目標

⑴充分發(fā)揮學生的空間想象力

⑵培養(yǎng)學生學習運用對比、歸納的方法在微觀世界和宏觀世界之間架起一座橋梁。

⑶初步教學生運用形象的比喻減少對微觀世界的神秘感。

2.情感目標

⑴對學生進行世界的物質性、物質的可分性的辯證唯物主義觀點教育。

⑵逐步提高抽象思維的能力、想象力和分析、推理能力。

⑶逐步培養(yǎng)量變引起質變的辯證唯物主義觀點。

教學重點

⒈原子構成。

⒉相對原子質量

教學難點

1.核電荷數、核內質子數和核外電子數的關系。

2.相對原子質量概念的形成。

教學模式 課堂討論法

教學設備

電腦投影儀

教學過程

[復習提問]

1.什么是分子? 2.什么是原子?3.原子和分子有什么本質的區(qū)別?

分子是保持物質化學性質的最小粒子;原子是化學變化中最小粒子

本質的區(qū)別：在化學變化中，分子可分，原子不可分。

[導入]既然我們已經了解了分子，原子，知道了分子在化學變化中可以分為原子，原子重新結合又變成了分子，而原子是不能再分的。那接下來就讓老師帶領同學們一起來了解一下原子到底是由什么構成的。

[板書] 課題2 原子的結構

[講述]那到底是誰先提出物質是由原子構成的?在17世紀和18世紀，由于科學家對氣體性質和熱現象的研究，積累了大量的事實，論證了原子和分子的存在。英國科學家道爾頓與19世紀初提出了近代原子學說。他認為物質是由原子構成的，這些原子是微小的不可分割的實心球體，同種原子的性質和質量都相同。道爾頓的原子學說對化學的發(fā)展起了十分重要的工作。[課件展示]

[設問]我們在上節(jié)課知道了原子是在化學變化中最小的粒子，那原子到底可不可分呢?經過社會的發(fā)展，實驗設備的不斷更行，在1897的時候英國物理學家湯姆生認為原子并不是構成物質的最小粒子，在道爾頓的原子模型的基礎上，湯姆生建立了新的原子模型，也就是著名的棗糕模型。他認為原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，而電子是種帶負電、有一定質量的微粒，普遍存在于各種原子之中，中和了電荷，從而形成了中性原子。[課件展示]

[講述]那緊接著在1909年的時候，英國科學家盧瑟福和他的助手做了著名的粒子散射實驗，對原子的結構進行了新的探究，從而發(fā)現了原子不僅僅是由帶正電的粒子和帶負電的電子組成，還有其他成分，那究竟原子是由什么組成的，那我們大家一起來看課件的內容。

實驗結果表明，絕大多數粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，但有少數粒子發(fā)生了較大的偏轉，并有極少數粒子的偏轉超過90，有的甚至幾乎達到180而被反彈回來，這就是粒子的散射現象。

發(fā)生極少數粒子的大角度偏轉現象是出乎意料的。根據湯姆孫模型的計算，粒子穿過金箔后偏離原來方向的角度是很小的，因為電子的質量不到粒子的1/7400，粒子碰到它，就像飛行著的子彈碰到一粒塵埃一樣，運動方向不會發(fā)生明顯的改變。正電荷又是均勻分布的，粒子穿過原子時，它受到原子內部兩側正電荷的斥力大部分相互抵消，粒子偏轉的力就不會很大。然而事實卻出現了極少數粒子大角度偏轉的現象。盧瑟福后來回憶說：這是我一生中從未有的最難以置信的事，它好比你對一張紙發(fā)射出一發(fā)炮彈，結果被反彈回來而打到自己身上盧瑟福對實驗的結果進行了分析，認為只有原子的幾乎全部質量和正電荷都集中在原子中心的一個很小的區(qū)域，才有可能出現粒子的大角度散射。由此，盧瑟福在1911年提出了原子的核式結構模型，認為在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核(nucleus)，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉。