《原子与原子核的结构》教案1

第一篇：《原子与原子核的结构》教案1

《原子与原子核的结构》

(一)引入 新课 复习提问：

1.卢瑟福通过什么实验产生了质子？试写出这个实验的核反应方程式.质子的发现引导人们更进一步去研究原子核的内部结构，10多年后，科学家经过深入研究发现了原子核中另一种新的基本粒子——中子.(二)教学过程设计 1.中子的发现.(1)卢瑟福的假说.质子发现后，有人提出原子核可能是由带正电的质子组成的.但这设想在解释除氢原子核外的其他原子核时遇到了困难，大多数原子核的电荷数与质量数不相等，如铀238的电荷数为92，若都由质子组成，其质量数也应是92，而除质子外剩下146的质量数是什么呢？ 1920年，根据以上分析，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子.(2)约里奥·居里夫妇的实验.1930年发现，用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种射线为γ射线.1932年约里奥·居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图1(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里奥·居里夫妇没有得出最后的结论.(3)查德威克实验.1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射线的可能.后查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打击了一些氢核(质子)和氮核，并测量出被打出的氢核和氮核的速度，由此推算出这种射线的质量.测量结果表明，被打出的原子核的速度是不同的，如被打出的氢核的速度有大有小，查德威克认为其中速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果，其他速度较小的是由于斜碰的结果.(4)中子的发现.分析：查德威克认为它们之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为mH，最大速度为v′H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动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：

同样可求出未知射线与氮原子碰撞后，打出的氮核的速度

查德威克在实验中测得氢核的最大速度为v′H=3.3×109cm／s，氮核的最大速度为 v′N=4.7×108cm/s

(5)

(6)将速度的最大值代入方程(6)，可得：

(7)可得：m=1.15mH.查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验，可得到同样的结果.后来更精确实验测出，此粒子质量非常接近于质子质量，只比后者大千分之一多(此粒子质量是1.674920×10-27kg，质子质量是1.672614×10-27kg).查德威克发现的这种与质子质量差不多的粒子，由于不带电，所以

发现中子的核反应方程式为

实验证实，从许多原子核里都能打出中子，可见中子也是原子核的组成部分.中子的发现是物理学发展史上的一件大事，由于中子不带电，所以更容易接近或打进原子核.不少科学家用中子轰击原子核，进一步揭示了物质的微观结构，对近代物理学的发展起了很大作用.由此也可看出科学的预言和假说的重要作用，它可引导人们发现新的事实和规律.中子的发现的历史事实也使我们明确，在科学研究中要时刻保持严谨的态度，否则会像约里奥.居里夫妇一样与中子这样重要的发现失之交臂.由于发现了中子，查德威克获得1935年诺贝尔物理学奖.中子的发现是科学假设和理论推证相结合的产物，也是查德威克与许多物理学家共同努力的结果.查德威克事后说：“先进的科学知识通常是很多人劳动的成果.” 2.原子核的组成.中子发现后，原子核是由质子和中子组成的看法很快得到了公认.质子和中子统称为核子.质子带一个单位正电荷，质量数为1；中子不带电，质量数也是1.在核中：电荷数=质子数=核外电子数.质量数=质子数+中子数.个质子，质量数为14，所以中子数为14—7=7，则氮核是由7个质子和7个中子组成的.同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素.如氘

在天然放射现象中，放射出的三种射线：α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，其核反应方程式为：

β粒子是电子，这是由中子转化为质子和电子，其核反应方程式为：

γ射线是由光子组成，后面会讲到.(三)课堂小结

1.在原子核由质子组成的说法遇到困难时，卢瑟福预言：原子核中可能存在着与质子质量差不多的不带电粒子，称为中子.2.查德威克通过对许多实验的分析，并运用动量守恒和能量守恒的规律，测量并计算出被一些人误认为γ射线的粒子的电性和质量，从而发现了质量与质子差不多，不带电的中性粒子——中子.3.原子核是由质子和中子组成的.它的电荷数等于质子数，它的质量数等于质子数加中子数.4.了解同位素的意义.知道天然放射现象中α粒子和β粒子的形成及核反应方程式.(四)复习提问

2.一个中子以速度V0与一静止的原子核作正面弹性碰撞，原子核的质量为A，则该原子核得到的能量E2与中子的起始能量E0之比为

(1)证明上述关系式.根据弹性碰撞的规律可列出动量守恒和动能守恒的方程：若中子质量为m0.原子核质量为mA=Am0.(1)m0v0=m0v′＋mAv，(1)

(2)

(2)因为A=12，则可求

(五)作业

练习二：(2)、、(4)、(5)、(6).(3)

第二篇：第一节原子的核式结构 原子核

原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。

卢瑟福出生于新西兰。卢瑟福在英国剑桥大家卡文迪许实验室学习了三年，当时领导实验室的是卓越的物理学家汤姆生。

1896年，贝克勒耳发现了铀盐能发射出穿透力很强的辐射。不久卢瑟福就证明了这种“铀射线”与Ｘ射线不同，他把能够使大量原子电离但易被吸收的粒子叫α粒子后来证实（α粒子就氦核），α粒子带正电，具有较大的功能，它的质量是电子质量的七千多倍。

卢瑟福是天才的实验物理学家，他利用当时的实验条件，对原子的结构进行了实验研究。1909年，卢瑟福交给一位新来的学生、青年物理学家马斯登一项简单的任务，要他数一数穿过各种物质薄片（金、铜、铝等）的α粒子，这些薄片是放在放射源和荧光屏之间的，卢瑟福想看一看马斯登能不能看到什么奇异现象，当时大家都接受汤姆生的原子模型，按照这种模型，α粒子应该很容易地穿过原子球，不应该发生散射现象，但是马斯登注意到，虽然绝大多数的α粒子穿过了薄片，但是仍然可以看到散射现象——有一些粒子好像是跳回来了，实验重复了很多次，卢瑟福经过深入的研究和思考以后，得出了下面的结论：原子是一个很复杂的系统，它有一个带正电的核（原子核），在核周围的一定轨道上转动着带负电的电子。

1918年，卢瑟福接替退休的汤姆生的职位，担任著名的卡文迪许实验室主任，他在那里一直工作到逝世。

有关α粒子散射实验，下列说法中正确的是（）

绝大多数α粒子穿过金箔后不改变方向；

α粒子碰到电子后运动方向几乎不发生改变；

α粒子散射实验，肯定了汤姆生的原子结构模型；

α粒子散射实验，是卢瑟福原子核式结构模型的实验依据。

［作业布置］

第三篇：原子核结构的教案设计

新课标要求

1、知识与技能

(1)知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

2、过程与方法

(1)通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法;

(2)通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。

3、情感、态度与价值观

(1)树立正确的，严谨的科学研究态度;

(2)树立辨证唯物主义的科学观和世界观。

教学重点：原子核的组成。

教学难点：如何利用磁场区分质子与中子

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备

1、原子核的组成问提：质子：由谁发现的?怎样发现的?中子：发现的原因是什么?由谁发现的?(卢瑟福用粒子轰击氮核，发现质子。查德威克发现中子。发现原因：如果原子核中只有质子，那么原子核的质量与电荷量之比应等于质子的质量与电荷量之比，但实际却是，绝大多数情况是前者的比值大些，卢瑟福猜想核内还有另一种粒子)

小结：

①质子(proton)带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等，中子(nucleon)不带电，②数据显示：质子和中子的质量十分接近，统称为核子，组成原子核。

提问：③原子核的电荷数是不是电荷量?④原子荷的质量数是不是质量?

提示：③不是，原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，那这个倍数就叫做原子核的电荷数。

④原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，那这个倍数叫做原子核的质量数。

小结：③原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数

④原子核的质量数=核子数=质子数+中子数

⑤符号表示原子核，X：元素符号;A：核的质量数;Z：核电荷数

一种铀原子核的质量数是235，问：它的核子数，质子数和中子数分别是多少?(核子数是235，质子数是92，中子数是143)

2、同位素(isotope)

(1)定义：具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。

(2)性质：原子核的质子数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元素的同位素具有相同的化学性质。

提问：列举一些元素的同位素?

提示：氢有三种同位素：氕(通常所说的氢)，氘(也叫重氢)，氚(也叫超重氢)，符号分别是：。

碳有两种同位素，符号分别是。

第四篇：高二物理原子和原子核知识点总结

高二物理原子和原子核知识点总结

一、原子结构知识点：

1、电子的发现和汤姆生的原子模型：

(1)电子的发现：

1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子。

电子的发现表明：原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。

(2)汤姆生的原子模型：

1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。

2、α粒子散射实验和原子核结构模型

(1)α粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革手吗斯顿完成 ①装置：

② 现象：

a.绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。

b.有少数α粒子发生较大角度的偏转

c.有极少数α粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。

(2)原子的核式结构模型：

由于α粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使α粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对α粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的α粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，α粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。

1911年，卢瑟福通过对α粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。

原子核半径小于10-14m，原子轨道半径约10-10m。

3、玻尔的原子模型

(1)原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾(两方面)

a.电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。

b.电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率，随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。

(2)玻尔理论

上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：

①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。

②跃迁假设：原子从一个定态(设能量为E2)跃迁到另一定态(设能量为E1)时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hv=E2-E1

③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。即轨道半径跟电子动量mv的乘积等于h/2π的整数倍，即：轨道半径跟电了动量mv的乘积等于h/2π的整数倍，即

n为正整数，称量数数

(3)玻尔的氢子模型：

①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运行时原子的能量，(包括电子的动能和原子的热能。)

氢原子中电子在第几条可能轨道上运动时，氢原子的能量En，和电子轨道半径rn分别为：

其中E1、r1为离核最近的第一条轨道(即n=1)的氢原子能量和轨道半径。即：E1=-13.6ev, r1=0.53×10-10m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算)

②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级。按能量的大小用图开像的表示出来即能级图。

其中n=1的定态称为基态。n=2以上的定态，称为激发态。

二、原子核知识点

1、天然放射现象

(1)天然放射现象的发现：1896年法国物理学，贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某种人眼看不见的射线。这种射线可穿透黑纸而使照相底片感光。

放射性：物质能发射出上述射线的性质称放射性

放射性元素：具有放射性的元素称放射性元素

天然放射现象：某种元素白发地放射射线的现象，叫天然放射现象

天然放射现象：表明原子核存在精细结构，是可以再分的

(2)放射线的成份和性质：用电场和磁场来研究放射性元素射出的射线，在电场中轨迹：

2、原子核的衰变：

(1)衰变：原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化称为衰变在原子核的衰变过程中，电荷数和质量数守恒

γ射线是伴随α、β衰变放射出来的高频光子流

在β衰变中新核质子数多一个，而质量数不变是由于反映中有一个中子变为一个质子和一个电子

(2)半衰期：放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。

一放射性元素，测得质量为m,半衰期为T，经时间t后，剩余未衰变的放射性元素的质量为m

3、原子核的人工转变：原子核的人工转变是指用人工的方法(例如用高速粒子轰击原子核)使原子核发生转变。

(1)质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氦原子核发现了质子。

(2)中子的发现：1932年，查德威克用α粒子轰击铍核，发现中子。

4、原子核的组成和放射性同位素

(1)原子核的组成：原子核是由质子和中子组成，质子和中子统称为核子

在原子核中：

质子数等于电荷数

核子数等于质量数

中子数等于质量数减电荷数

(2)放射性同位素：具有相同的质子和不同中子数的原子互称同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。

正电子的发现：用α粒子轰击铝时，发生核反应。

发生+β衰变，放出正电子

三、核能知识点：

1、核能：核子结合成的子核或将原子核分解为核子时，都要放出或吸收能量，称为核能。

2、质能方程：爱因斯坦提出物体的质量和能量的关系：

E=mc²——质能方程

3、核能的计算：在核反应中，及应后的总质量，少于反应前的总质量即出现质量亏损，这样的反就是放能反应，若反应后的总质量大于反应前的总质量，这样的反应是吸能反应。

吸收或放出的能量，与质量变化的关系为：

为了计算方便以后在计算核能时我们用以下两种方法

方法一：若已知条件中以千克作单位给出，用以下公式计算

公式中单位：

方法二：若已知条件中以作单位给出，用以下公式计算

公式中单位：

4、释放核能的途径——裂变和聚变

(1)裂变反应：

①裂变：重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。

②链式反应：在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮获使反应继续下去。

链式反应的条件：

③裂变时平均每个核子放能约1Mev能量

1kg全部裂变放出的能量相当于2500吨优质煤完全燃烧放出能量

(2)聚变反应：①聚变反应：轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。

②平均每个核子放出3Mev的能量 ③聚变反应的条件;几百万摄氏度的高温

第五篇：原子的结构教案

原子的结构教案

教学目标

认知目标

⑴了解原子是由质子、中子、电子构成。

⑵初步了解相对原子质量的概念，并会查相对原子质量表。

⑶了解原子的实际质量和相对原子质量的意义。

1.能力目标

⑴充分发挥学生的空间想象力

⑵培养学生学习运用对比、归纳的方法在微观世界和宏观世界之间架起一座桥梁。

⑶初步教学生运用形象的比喻减少对微观世界的神秘感。

2.情感目标

⑴对学生进行世界的物质性、物质的可分性的辩证唯物主义观点教育。

⑵逐步提高抽象思维的能力、想象力和分析、推理能力。

⑶逐步培养量变引起质变的辩证唯物主义观点。

教学重点

⒈原子构成。

⒉相对原子质量

教学难点

1.核电荷数、核内质子数和核外电子数的关系。

2.相对原子质量概念的形成。

教学模式 课堂讨论法

教学设备

电脑投影仪

教学过程

[复习提问]

1.什么是分子? 2.什么是原子?3.原子和分子有什么本质的区别?

分子是保持物质化学性质的最小粒子;原子是化学变化中最小粒子

本质的区别：在化学变化中，分子可分，原子不可分。

[导入]既然我们已经了解了分子，原子，知道了分子在化学变化中可以分为原子，原子重新结合又变成了分子，而原子是不能再分的。那接下来就让老师带领同学们一起来了解一下原子到底是由什么构成的。

[板书] 课题2 原子的结构

[讲述]那到底是谁先提出物质是由原子构成的?在17世纪和18世纪，由于科学家对气体性质和热现象的研究，积累了大量的事实，论证了原子和分子的存在。英国科学家道尔顿与19世纪初提出了近代原子学说。他认为物质是由原子构成的，这些原子是微小的不可分割的实心球体，同种原子的性质和质量都相同。道尔顿的原子学说对化学的发展起了十分重要的工作。[课件展示]

[设问]我们在上节课知道了原子是在化学变化中最小的粒子，那原子到底可不可分呢?经过社会的发展，实验设备的不断更行，在1897的时候英国物理学家汤姆生认为原子并不是构成物质的最小粒子，在道尔顿的原子模型的基础上，汤姆生建立了新的原子模型，也就是著名的枣糕模型。他认为原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，而电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中，中和了电荷，从而形成了中性原子。[课件展示]

[讲述]那紧接着在1909年的时候，英国科学家卢瑟福和他的助手做了著名的粒子散射实验，对原子的结构进行了新的探究，从而发现了原子不仅仅是由带正电的粒子和带负电的电子组成，还有其他成分，那究竟原子是由什么组成的，那我们大家一起来看课件的内容。

实验结果表明，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大的偏转，并有极少数粒子的偏转超过90，有的甚至几乎达到180而被反弹回来，这就是粒子的散射现象。

发生极少数粒子的大角度偏转现象是出乎意料的。根据汤姆孙模型的计算，粒子穿过金箔后偏离原来方向的角度是很小的，因为电子的质量不到粒子的1/7400，粒子碰到它，就像飞行着的子弹碰到一粒尘埃一样，运动方向不会发生明显的改变。正电荷又是均匀分布的，粒子穿过原子时，它受到原子内部两侧正电荷的斥力大部分相互抵消，粒子偏转的力就不会很大。然而事实却出现了极少数粒子大角度偏转的现象。卢瑟福后来回忆说：这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你对一张纸发射出一发炮弹，结果被反弹回来而打到自己身上卢瑟福对实验的结果进行了分析，认为只有原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心的一个很小的区域，才有可能出现粒子的大角度散射。由此，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构模型，认为在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核(nucleus)，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。