--示例2——学生自学与教师引导相结合
教学重点:粒子散射实验和原子的核式结构
教学难点:原子的核式结构
教法示例:学生自学与教师引导相结合,此方法针对一般学生.
一、引入课题
提问:原子是否还可以再分?原子是由什么构成的?
二、电子的发现
英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现了电子,从而揭示原子是可以再分的,汤姆生由此提出了枣糕式原子结构,如图所示.
本部分先由教师提出问题,学生带着问题看书,然后教师总结.
三、原子的核式结构
1、粒子散射实验
(1)实验装置
(2)实验现象:大多数粒子仍直线运动;少数粒子发生偏转;极少数粒子甚至被反弹回来.
用软件演示粒子散射实验现象.
学生看书了解实验装置与实验现象,并记忆实验结
果.2、原子的核式结构
原子有一个很小的核,它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量,电子在核外巨大的空间绕核运动.
教师用原子的核式结构解释粒子散射实验现象:由于原子核很小,大部分粒子穿过金箔时离核较远,受到的斥力很小,它们的运动几乎不受影响,仍沿直线运动;只有极少数粒子从原子核附近飞过,受到原子核的库仑斥力较大,发生明显的偏转.
四、原子核的构成
原子核由质子和中子构成.同位素是质子数相同、而中子数不同的原子.
学生看书.
教师讲解一些有关质子和中子发现的物理学史内容.
俗话说,磨刀不误砍柴工。教师要准备好教案,这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容,帮助教师在教学期间更好的掌握节奏。怎么才能让教案写的更加全面呢?下面的内容是小编为大家整理的原子和原子核专题,欢迎您阅读和收藏,并分享给身边的朋友!
内容精讲
本专题内容包括原子核式结构的模型;玻尔理论、原子的能级;天然放射现象、衰变;核反应、核能;重核的裂变、轻核的聚变。
一.重要的概念:能级、天然放射现象、质量亏损、核能
二.重要规律:核反应遵守遵守两种守恒--质量数守恒和电荷数守恒(是核反应配平的依据)。
三.几个知识要点疏理:
1.知道α粒子的散射实验结果和原子核式结构的模型
2.熟记一些基本粒子(即中子、α粒子、电子、正电子、质子、氘核、氚核、光子)的符号。
3.光子的发射和吸收:原子可从一能级跃迁到另一能级。原子从高能级向低能级跃迁时,放出一个光子;原子由低能级向高能级跃迁时,则需吸收一个光子。但发射或吸收的光子不是任意的。
4.知道α射线、β射线、γ射线三种射线的实质和特性,以及射线的应用。
5.四种核反应:衰变、原子核的人工转变、重核裂变和轻核聚变。
6.核能的计算:
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20xx届高三物理一轮复习导学案
十八、原子和原子核(2)
【课题】原子核
【目标】
1、了解天然放射现象,知道三种射线的本质和特性,掌握核衰变的特点和规律;
2、知道原子核人工转变的原理,了解质子、中子和放射性同位素的发现过程。
3、知道原子核的组成和核力的概念;理解核能的概念,知道获得核能的两种途径。
【导入】
一、天然放射现象
1、发现过程:1896年贝克勤耳发现天然放射现象,从此,揭开了人类研究原于核结构的序幕.居里夫妇对铀和铀的各种矿石的研究发现了钋和镭.之后,人们通过对天然放射现象的进一步研究,发现了原子序数大于83的所有天然存在的元素,都有放射性.原子序数小于83的天然存在的元素,有的也有放射性.放射出来的射线共有三种:α射线、β射线和γ射线.
2、三种射线的本质和特性
二、原子核的衰变
1、衰变:原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化.
2、衰变规律:α衰变X→Y+He;β衰变X→Y+e
3、α衰变和β衰变的实质
4、γ射线:总是伴随α衰变或β衰变产生的,不能单独放出γ射线.γ射线不改变原子核的电荷数和质量数.实质是元素在发生α衰变或β衰变时产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态),向低能级跃迁而辐射出光子.
5、半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间,它是大量原子核衰变的统计结果,不是一个原子发生衰变所需经历的时间.
决定因素:由原子核内部的因素决定,与原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关.
四、原子核的人工转变:
用高能粒子轰击靶核,产生另一种新核的反应过程,其核反应方程的一般形式为:
1、质子、中子的发现:N+He→O+H;Be+He→C+n
2、放射性同位素和正电子的发现:1934年约里奥居里夫妇用a粒子轰击铝核产生一种新的放射性元素,此后人们认识到放射性同位素可用人工核反应制取.
Al+He→P+nP→Si+e
3、探测射线的方法:
(1)威耳逊云室;(2)气泡室;(3)盖革计数器等(见课本P73-74)
4、放射性同位素的应用:
(1)利用它的射线;(2)做示踪原子。(见课本P76-78)
五、核反应
某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应.常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型.
六、核力和核能
1、核力是核子之间的引力.核力与核子是否带电无关;是一种强相互作用;也是一种近程力(当两个核子间距r<2×10-15m时才发生作用).只有相邻的核子间才有核力作用.
2、核能.克服核力做功,使原子核分解为单个核子时吸收的能量,或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量,叫原子核的结合能,简称核能.
例如H+n→H+△E(△E=2.22MeV)
2.核能的计算
根据爱因斯坦的质能方程E=mc2或△E=△mc2
3.获得核能的两种途径:
(1)重核的裂变:重核分裂成两个(或两个以上)中等质量核时要释放能量,这种核反应叫裂变.
铀核裂变的反应为:U+n→Xe+Sr+2n+217MeV
在一定条件下,如铀块大于临界体积时,裂变反应是链式反应,会放出大量能量.原子弹爆炸是激烈的裂变反应.秦山核电站和大亚湾核电站也是利用裂变反应.
(2)轻核的聚变:轻核结合成质量较大的核的变化.
例如氘核和氚核聚合成氦核.H+H→He+n+17.6MeV
【导研】
[例1](1)如图所示,a为未知的天然放射源,b为一张黑纸,C为水平放置的平行金属板,板间有竖直方向较强的匀强电场,d为荧光屏,e为固定不动的显微镜筒.整个装置放在真空中,实验时,如果将电场E撤去,从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化.如果再将黑纸b移开,则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁的亮点数大为增加,由此可判定放射源a发出的射线为()
A.β射线和γ射线B.α射线和β射线
C.α射线和γ射线D.α射线和X射线
(2)如图,在有小孔的铅盘中,放有能连续放出α、β、γ三种射线的放射性元素,放出的三种射线都打在孔对面屏M上的A点.要使三种射线分开,分别打在屏上的A、B、C三点(其中B到A的距离大于C到A的距离)可采取的措施是在屏与孔之间加上()
A.重直纸面向里的匀强磁场B.垂直纸面向外的匀强磁场
C.水平向右的匀强电场D.水平向左的匀强电场
[例2]镅(Am)是一种放射性元素,在其分裂过程中,会释放出一种新的粒子,变成镎(NP),由于放出的这种粒子很容易被空气阻隔,因此不会对人体构成任何的危害,火警的报警系统就是利用这种粒子作为报警的重要工具,这种粒子是()
A.粒子B.质子C.中子D.正电子
[例3]“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式,它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子,其内部一个质子变为中子,从而变成一个新核(称为子核),并且放出一个中微子的过程,中微子的质量极小,不带电,很难被探测到,人们最早是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的.关于一个静止的母核发生“轨道电子俘获”,衰变为子核并放出中微子,下面的说法中正确的是()
A.子核的动量与中微子的动量相同B.母核的电荷数小于子核的电荷数
C.母核的质量数等于子核的质量数D.子核的动能大于中微子的动能
[例4]对下列四个方程理解正确的是()
①;②
③④
A.方程①是衰变方程,其中X是β粒子
B.方程②是裂变方程,其中X是质子,且释放出核能
C.方程③是聚变方程,其中X是α粒子,且要吸收能量
D.方程④是人工核转变方程,其中X是α粒子
[例5]科学家发现在月球上含有丰富的(氦3)。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料其参与的一种核聚变反应的方程式为。关于聚变下列表述正确的是()
A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核
C.聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用聚变反应发电
[例6]在原子物理的研究中经常用到核子平均结合能的概念,核子平均结合能是指质子、中子结合成某原子核时每个核子放出核能的平均值。下图为核子平均结合能与原子序数Z的关系图像.下列说法中正确的是()
A.某原子核的核子平均结合能大,则其核子的平均质量小
B.某原子核的核子平均结合能大,则其核子的平均质量大
C.若D、E能结合成F,结合过程一定放出能量
D.若A能分裂成B、C,分裂过程一定吸收能量
【导练】
1、有关放射性元素半衰期的下列说法中正确的是()
A.放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
B.放射性元素的原子核全部发生衰变所用的时间的一半
C.两个原子核有一个原子核发生衰变所用的时间
D.做示踪原子的物质尽可能选用半衰期长一些的放射性元素
2、(08重庆卷)放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氧,其衰变方程为
,其中()
A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y=1D.x=3,y=2
3、下面说法中正确的是()
A.(钍)经过一系列的α和β衰变,成为,铅核比钍核少12个中子
B.β衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子
C.γ射线是波长很短的电磁波,它的贯穿能力很大
D.利用γ射线的电离作用,可检查金属内部有无砂眼或裂纹
4、(吉林省长白县20xx届高三质量检测)(1)写出下列两个核反应的反应方程
Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子.__________________________
α粒子轰击N(氮核)放出一个质子.__________________________
(2)质量分别为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1、v2同向运动并发生对心碰撞,碰后m2被右侧的墙原速弹回,又与m1相碰,碰后两球都静止。求:第一次碰后m1球的速度.
一位优秀的教师不打无准备之仗,会提前做好准备,高中教师要准备好教案,这是教师工作中的一部分。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动,帮助高中教师缓解教学的压力,提高教学质量。高中教案的内容具体要怎样写呢?以下是小编为大家收集的“原子结构原子结构”大家不妨来参考。希望您能喜欢!
《选修三第一章第一节 原子结构》导学案(第3课时)
学习时间2011—2012学年上学期周
【课标要求】
1.解原子核外电子的运动规律,了解电子云的概念
2.了解原子轨道图及每个能级中的轨道分布情况和最大容纳电子数
3.掌握泡利原理、洪特规则4.基本能掌握核外电子排布规律
[阅读与思考]阅读教材P9-11,思考
1.原子核外电子是如何运动的呢?
2.电子在核外空间运动,能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢?
3.什么事原子轨道?阅读P11表1-2,明确不同能层的能量、原子轨道及电子云能廓图
[阅读、思考]阅读教材P11-12,思考泡利原理与洪特规则分别是什么?洪特规则的使用前提?(基态原子)洪特规则的特例?
【典例解悟】
1. 观察1s轨道电子云示意图,判断下列说法正确的是…()
A.一个小黑点表示1个自由运动的电子
B.1s轨道的电子云形状为圆形的面
C.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
D.1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少
2. 以下是两个原子的2p能级或3d能级的电子排布情况,试分析有无错误,若有,违反了什么原则?
(1)
↑↑↓
(2)
↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑
【课堂练习】
1.以下能级符号正确的是()
A.6sB.2dC.1dD.3f
2.下列能级中轨道数为5的是()
A.s能级B.p能级C.d能级D.f能级
3.表示一个原子在第三个电子层上有10个电子可以写成()
A.3s10 B.3d10C.3s23p63d2D.3s23p53d3
4.Cl-核外电子的运动状态共有()
A.3种 B.5种 C.17种 D.18种
5.以下电子排布式不是基态原子的电子排布的是()
A.1s12s1B.1s22s12p1C.1s22s22p63s2D.1s22s22p63s1
6.具有下列电子排布式的原子中,半径最大的是()
A.1s22s22p63s23p1B.1s22s22p1C.1s22s22p3D.1s22s22p63s23p4
7.下列有关电子云的叙述中,正确的是()
A.电子云形象地表示了电子在核外某处单位体积内出现的概率
B.电子云直观地表示了核外电子的数目
C.1s电子云界面图是一个球面,表示在这个球面以外,电子出现的概率为零
D.电子云是电子绕核运动形成了一团带负电荷的云雾
8.以下电子排布式是激发态原子的电子排布的是()
A.1s22s1B.1s22s22p1C.1s22s22p63s2D.1s22s22p63p1
9.下列能层中,原子轨道的数目为4的是()
A.K层 B.L层 C.M层 D.N层
10.在1s、2px、2py、2pz轨道中,具有球对称性的是()
A.1s B.2px C.2py D.2pz
11.下列轨道表示式所表示的元素原子中,其能量处于最低状态的是()
13.将下列多电子原子的原子轨道按能量由高到低的顺序排列:
1s 3p 2p 5d 4s 5f
14.试画出第三周期Mg、P的基态原子的电子排布图。
15.下列原子的外围电子排布式(或外围轨道表示式)中,哪一种状态的能量较低?试说明理由。
(1)氮原子:。
17.某元素最外层只有1个电子,最高能层n=4。问:
(1)符合上述条件的元素,可以有______种,原子序数分别为__________。
(2)写出相应元素原子的电子排布式,并指出其在周期表中的位置。
【对点练习】
1.下列3d能级的电子排布图正确的是()
A.
↑↑↑↑↑↑↑↑
B.
↓↑↑↑↑↑
C.
↓↑↓↑↓↑
D.
↓↑↓↑↓↓↓↑↓↑
2.A、B属于短周期中不同主族的元素,A、B原子的最外层电子中,成对电子和未成对电子占据的轨道数相等,若A元素的原子序数为a,则B元素的原子序数为()
A.a-4 B.a-5 C.a+3 D.a+4
3.某元素的原子3d能级上有1个电子,它的N能层上电子数是()
A.0B.2C.5D.8
4.下列说法中肯定错误的是()
A.某原子K层上只有一个电子B.某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍
C.某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍D.某离子的核电荷数与最外层电子数相等
【课后作业】
1.主族元素原子失去最外层电子形成阳离子,主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是()
A.K+ 1s22s22p63s23p6B.O2- 1s22s23p4
C.S2- 1s22s22p63s23p6D.Ne 1s22s22p6
2.下面是某些元素的最外层电子排布,各组指定的元素,不能形成AB2型化合物的是()
A.2s22p2和2s22p4B.3s23p4和2s22p4C.3s2和2s22p5D.3s1和3s23p4
3.下列表示式中错误的是()
A.Na+的电子式[Na??]+B.Na+的结构示意图:
C.Na的电子排布式:1s22s22p63s1D.Na的简化电子排布式:[Na]3s1
4.下列轨道表示式能表示最低能量状态的氮原子的是()
5.下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是()
A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C.2p轨道上有三个未成对的电子的X原子与3p轨道上只有三个未成对的电子的Y原子
D.最外层都只有一个电子的X、Y原子
6.A和M为两种元素,已知A位于短周期,且A2-与M+的电子数之差为8,则下列说法正确的是A.A和M原子的电子总数之和可能是11B.A和M的原子序数之和为8
C.A和M原子的最外层电子数之和为8D.A和M原子的最外层电子数之差为7
7.氡(22286Rn)可从矿泉水、岩石、地下水、天然气、建筑材料中源源不断地释放出来。它可通过呼吸进入人体,停留在呼吸道中,放出α射线,其衰变产物还能放出β、γ射线。这些射线可诱发肺癌。关于氡的下列叙述正确的是()
A.Rn的原子核内含有222个中子B.Rn位于元素周期表中第七周期0族
C.Rn的最外层电子排布式为6s26p6,化学性质活泼,因此对人体有害
D.新铺大理石地面的居室,可常打开门窗换气,以减少氡对人体的危害
8.正电子、负质子等都属于反粒子,它们跟普通电子、质子的质量、电量等相等,而电性相反。科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。
欧洲和美国的科研机构先后宣布:他们分别制造出9个和7个反氢原子,这是人类探索反物质的一大进步。请回答下面两题:
(1)反氢原子的结构示意图中,正确的是________。
(2)如果制取了反氧原子,则下列说法中正确的是________。
A.核内有8个带正电的质子,核外有8个带负电的电子
B.核内有8个带负电的电子,核外有8个带正电的质子
C.核内有8个带负电的中子,核外有8个带正电的质子
D.核内有8个带负电的质子,核外有8个带正电的电子
9.处于前三周期的主族元素A、B、C、D,其离子半径逐渐增大,它们的原子中核外都有一个未成对电子。已知A和D处于同一周期,0.2摩尔A单质可以从D的氢化物的水溶液中置换出6.72L氢气(标准状况),试回答:
(1)写出元素符号A:_____,B:_____,C:_____,D:_____。
(2)比较C和D的氢化物:沸点________,稳定性______,水溶液的酸性____________。
(3)元素A原子的轨道表示式为____________________________________________。
10.有第四周期的A、B、C、D四种元素,其价电子数依次为1、2、2、7,其原子序数依A、B、C、D依次增大。已知A与B的次外层电子数为8,而C与D的为18。根据原子结构,判断A、B、C、D各是什么元素?
(1)哪些是金属元素?
(2)D与A的简单离子是什么?并写出其离子的电子排布式。
(3)哪一元素的氢氧化物碱性最强?
(4)B与D两原子间能形成何种化合物?写出化学式,并写出电子式。
11.A、B、C、D是短周期元素,A元素的最高价氧化物对应的水化物与它的气态氢化物反应得到离子化合物,1mol该化合物含有42mol电子,B原子的最外层电子排布式为nsnnp2n。C、D两原子的最外层电子数分别是内层电子数的一半。C元素是植物生长的营养元素之一。试写出:
(1)A、B元素形成的酸酐的化学式:____________。
(2)D元素的单质与水反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(3)A、C元素气态氢化物的稳定性大小:____________(用分子式表示)。
疑点反馈:(通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识,请记录下来)
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
《选修三第一章第一节 原子结构》导学案(第3课时)
[阅读与思考]阅读教材P9-11,思考
[典例解悟]
1. 解析 尽管人们不能确定某一时刻原子中电子的精确位置,但能够统计出电子在什么地方出现的概率大,在什么地方出现的概率小。为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况,人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小。点密集的地方,表示电子在那里出现的概率大;点稀疏的地方,表示电子在那里出现的概率小。由图可知,处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称,而且电子在原子核附近出现的概率最大,离核越远。出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子,而表现电子曾经出现过的位置。
答案 D
电子云图中的黑点绝无具体数目的意义,而有相对多少的意义。单位体积内黑点数目较多(黑点密度较大),表示电子在该空间的单位体积内出现的机会相对较大;单位体积内黑点数目相对较少(黑点密度较小),表示电子在该空间的单位体积内出现的机会相对较小。电子的运动无宏观物体那样的运动规律,但有它自身的规律。
2. 解析 本题考查的是学生对电子排布的两个原则(泡利原理和洪特规则)的理解。泡利原理:在同一个原子轨道内的电子的自旋方向是相反的。而(2)中的第三个轨道中的两个电子自旋方向完全相同,所以(2)排布错误,违反了泡利原理。洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向相同。而(1)中的第三个轨道内的电子的自旋方向与前两个轨道的电子自旋方向相反,排布违反了洪特规则。
答案 (1)错误,违反了洪特规则 (2)错误,违反了泡利原理
原子的核外电子排布与电子排布图描述的内容是完全相同的,相对而言,电子排布图不仅能表示出原子的核外电子排布在哪些电子能层上,还能表示出这些电子的自旋状态。处于稳定状态的原子,核外电子将尽可能地按能量最低原理排布,且要遵守泡利原理、洪特规则。
【课堂练习】
1.答案 A2.答案 C3.答案 C4.答案 D5.答案 AB6.答案 A7.答案 A
8.答案 D9.答案 B10.答案 A11.答案 D12.答案
13.答案 5f5d4s3p2p1s
14.答案
15.答案 (1)B。A违背洪特规则,能量高。
(2)A。B表示钠原子处于激发态,能量高。
(3)A。A表示铬原子3d轨道处于半充满状态,能量低。
(4)A。B表示碳原子违背洪特规则,能量高。
16.答案 (1)1s22s22p63s23p4
(2)1s22s22p63s23p63d104s1
(3)1s22s22p63s23p63d54s1
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p4
(5)1s22s22p63s23p63d104s2
(6)1s22s22p63s23p63d64s2
17.答案 (1)3 19、24、29(2)K:[Ar]4s1 第四周期ⅠA族
Cr:[Ar]3d54s1 第四周期ⅥB族Cu:[Ar]3d104s1 第四周期ⅠB族
1.答案 B2.答案 BC3.答案 B4.答案 B
【课后作业】
1.答案 B2.答案 D3.答案 AD4.答案 B5.答案 C6.答案 A7.答案 D8.答案 (1)C (2)D
9.答案 (1)Al Na F Cl
(2)HFHCl HFHCl HClHF (3)Al
10答案 A:K B:Ca C:Zn D:Br
(1)K、Ca、Zn
(2)Br-、K+ Br-:1s22s22p63s23p63d104s24p6
K+:1s22s22p63s23p6 (3)K (4)离子化合物 CaBr2 [Br??]-Ca2+[Br??]-
11.答案 (1)N2O3或N2O5
(2)2Li+2H2O===2LiOH+H2↑
(3)PH3 NH3
文章来源:http://m.jab88.com/j/70712.html
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