高三物理原子和原子核人教版知识精讲.docVIP

高三物理原子和原子核人教版 【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 原子和原子核 二. 知识结构： 三. 知识要点： （一）原子结构 1. 卢瑟福的核式结构模型 卢瑟福的原子核式模型：在原子的中心有一个很小的核叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的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。 2. 玻尔的原子模型 由丹麦的物理学家玻尔于1913年提出的原子结构假说，主要包括下列几个方面： （1）轨道量子化。围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，电子的可能轨道分布是不连续的，这种现象叫做轨道量子化。 （2）能量的量子化。在原子中，不同的轨道对应着不同的状态，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，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。 （3）能级的跃迁：原子从一种定态（能量为En）跃迁到另一种定态（能量为Em），它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，光子的能量为。 3. 量子数 原子的各状态用标号1，2，3等来表示，这些状态标号叫做量子数，通常用n来表示。 4. 能级 原子的各个定态的能量值叫做它的能级。 5. 基态 在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，量子数为n=1，这种定态叫做基态。 6. 激发态 通过加热或光照的方法使物体中的某些原子从相互碰撞或入射光子中吸收一定的能量，从基态跃迁到较高的能级，量子数大于1，这时电子在离核较远的轨道上运动，这些定态叫做激发态。 7. 跃迁 原子从一种能量状态向另一种能量状态的变化叫做能级的跃迁。当原子从高能量状态向低能量状态跃迁时，放出一定频率的光子；当原子从低能量状态向高能量状态跃迁时，需吸收一定频率的光子。 8. 能量的量子化 原子的各个能级的能量是不连续的，这种现象叫做能量的量子化。 9. 轨道的量子化 电子的可能轨道分布是不连续的，这种现象叫做轨道的量子化。 注意点： 玻尔原子结构假说提出的背景。卢瑟福的原子的核式模型很好地解释了粒子的大角度散射，但该核式模型与经典的电磁理论发生了矛盾。矛盾有二个，一是按照经典的电磁理论，原子核外做加速运动的电子应该辐射出电磁波，它的能量应逐渐减小，电子绕核运动的轨道半径也要减小，最终电子就象饶地球运行的人造地球卫星即将坠毁时一样沿螺旋线的轨道坠落到核上，这样原子就是不稳定的，但实际上并非如此；二是按照经典的电磁理论，电子在核外做加速运动时辐射出的电磁波的频率应该等于电子绕核运转的频率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核运行的频率也要不断变化，因此辐射出的电磁波的频率也要不断变化，这样大量原子发光的光谱应该是连续谱，然而实际上原子光谱是由一些不连续的亮线组成的明线光谱。 （二）核反应 1. 贝克勒耳发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕。 放射元素衰变时放出三种射线 本质 电离本领 穿透本领 射线 最强 最弱 射线 较弱 很强 射线 光子 最弱 最强 2. 核反应的基本类型 ① 原子核的衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化。 衰变：实质是其元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子。每发生一次衰变，新元素与原元素比较，核电荷数减少2，质量数减少4。 衰变：实质是其元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子，每一次衰变，新元素与原元素比，核电荷数增加1，质量数不变。 衰变：衰变是伴随着衰变和衰变同时发生的，衰变不改变原子核的电荷数和质量数。 *确定衰变次数的方法 设放射元素经过次衰变和次衰变后，变成稳定的新元素，，则表示该核反应的方程为 根据电荷守恒和质量守恒列方程 ∴ *半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，它表示放射性元素衰变的快慢。 半衰期是由核本身的因素决定的，与它所处的物理状态或化学状态无关。 不同的放射性元素半衰期不同。 ② 人工转变：原子核在其他粒子作用下变成另一种原子核的变化称为人工转变，著名的原子核人工转变方程： 卢瑟福发现质子 查德威克发现中子 ③ 重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程。 *由于中子的增殖使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应。 ④ 轻核聚变：轻核结合成质量较大的核的反应过程。 四. 规律与技巧： 1. 写核反应方程，应注意的几点： 必须遵守电荷数守恒，质量数守恒。 核反应方程中的箭头表示反应进行的方向，不能把箭头写成等号。 写核反应方程必须有实验依据。 2. 核能的计算： （1）核力：核子之间的引力。 核力与核子是否带电无关，质子与质子间，质子与中子间，中子与中子间都可以有核力作用。 只有在极短距离内有核力作用，超过这个距离，核力迅速减小到零。 （2）