专题06 原子核模型（解析版）-【模型与方法】2023-2024学年高二物理同步模型易点通（人教版2019选择性必修第三册).docx

专题06原子核模型

一、天然放射现象及三种射线

1．天然放射现象

(1)1896年，法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性。

(2)①放射性：物质发射射线的性质。

②放射性元素：具有放射性的元素。

③天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象。

(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。

(4)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。

2．三种射线

(1)α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的eq\f(1,10)，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。

(2)β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。

(3)γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。

说明：元素的放射性与它以单质还是化合物的形式存在无关，且天然放射现象不受任何物理变化、化学变化的影响。

二、原子核的组成

1．质子的发现(如图所示)

2．中子的发现(如图所示)

3．原子核的组成

由质子和中子组成，它们统称为核子。

4．原子核的符号

5．同位素

具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称同位素。例如，氢有三种同位素分别为eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H。

说明：同位素的化学性质相同，物理性质一般不同。

三、原子核的衰变

1．定义

原子核自发地放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。

2．衰变分类

(1)α衰变：放出α粒子的衰变。

(2)β衰变：放出β粒子的衰变。

3．衰变过程

eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。

eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e。

4．衰变规律

(1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。

(2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性，而γ射线伴随α衰变或β衰变产生。

说明：原子核衰变时质量数守恒，但不是质量守恒，有质量减少(也叫质量亏损)。

四、半衰期与核反应

1．半衰期

(1)定义

放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。

(2)决定因素

放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。不同的放射性元素，半衰期不同。

(3)应用

利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间。

2．核反应

(1)人工核转变：

eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H。

(2)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。

(3)特点：在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。

说明：半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义。

五、放射性同位素的应用与安全

1．放射性同位素：很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素。

2．放射性同位素的应用：

(1)射线测厚仪。

(2)放射治疗。

(3)培优、保鲜。

(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后，可以探测出原子到达的位置。

3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。

说明：一般放射性同位素半衰期短，而且强度容易控制，使用更广泛。

六、核力与四种基本相互作用

1．强相互作用

(1)定义：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核，这种作用称为强相互作用。

(2)特点：

①核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多。

②是短程力，作用范围只有约10－15m。

2．弱相互作用

(1)定义：在某些放射现象中起作用的还有另一种基本相互作用，称为弱相互作用。

(2)也是短程力，作用范围只有10－18m。

3．四种基本相互作用

说明：强相互作用是短程力，每个核子只跟相邻的核子发生作用，也叫核力的饱和性。

七、结合能和质量亏损

1．结合能

原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。

2．比结合能

原子核的结合