二、原子核的組成

（一）教學目的

　　1．常識性了解射線的應用，強射線對人體的危害及防護。

　　2．常識性了解原子核的組成。

　　3．進行物理學研究方法的啟蒙教育。

（二）教具

　　錄像機，監(jiān)視器，原子彈和氫彈爆炸的錄像剪接帶。（若沒有上述器材可用原子彈、氫彈爆炸的掛圖代替）

（三）教學過程

　　1．引入新課

　　教師：為了打破核壟斷，抵制核訛詐，我國科技工作者自力更生、發(fā)奮圖強，從1961年起自己進行核武器的研制，在黨中央的親切關懷下，全國一盤棋，用了短短4年時間就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一顆原子彈。

　　播放錄像：我國第一顆原子彈爆炸的實況。

　　教師：這是我國第一顆原子彈試爆的實況，其威力超過了第二次世界大戰(zhàn)期間美國在日本廣島上空爆炸的原子彈。緊接著于1967年6月17日又成功地爆炸了第一顆氫彈，完成了其他國家要十幾年或幾十年才做完的工作。

　　播放錄像：我國第一顆氫彈試爆實況。

　　這是我國試爆第一顆氫彈的情況，與原子彈相比，氫彈所用的燃料更少，而威力則比原子彈大很多。

　�。ㄈ魶]有錄像設備，就出示掛圖，指著原子彈爆炸后形成的蘑菇云問學生：你們知道這是什么嗎？然后教師再介紹上述情況）

　　原子彈和氫彈為什么會具有這么大的威力呢？因為它們都利用了核能。我們知道化學能是在原子發(fā)生變化時放出的能量而核能是在原子核發(fā)生變化時放出的能量。為了了解核能，先要知道原子核的組成情況。

　　2．進行新課

　　板書課題：〈第二節(jié)原子核的組成〉

　　(1)電子的發(fā)現(xiàn)和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

　　教師：我們已經學過，物質是由分子、原子構成的，原子已經是很小很小的微粒了，其直徑只有10-10米，所以在十九世紀以前，人們一直認為原子是不可再分的中性粒子。1897年英國物理學家湯姆生在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子，而電子比原子小得多，因而人們才認識到原子內部還有結構。

　　板書：〈電子的發(fā)現(xiàn)把人們帶入了原子內部的世界〉

　　在同一時期人們還發(fā)現(xiàn)了天然放射性現(xiàn)象，對放射性現(xiàn)象的進一步研究，人們認識到原子核內部還有結構，原子核由比它更小的粒子組成。可見人類對客觀世界的認識是沒有止盡的。我們先來學習放射性現(xiàn)象。

　　板書：〈放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)把人們帶入了原子核內部的世界〉

　　(2)放射性現(xiàn)象

　�、偈裁词欠派湫袁F(xiàn)象？

　　教師邊寫邊說：像鈾(U)、釙(Po)、鐳(Ra)等元素能自發(fā)地放出一些人眼看不見的、能穿透黑紙使照相底片感光的射線，這種現(xiàn)象叫放射性現(xiàn)象。這些元素叫放射性元素。

　�、谏渚�究竟是什么？

　　教師：在放射性現(xiàn)象中放出的射線是什么東西呢？它們除了能穿透黑紙使照相底片感光的性質以外，還有些什么性質呢？比如：這些射線帶不帶電呢？為了了解它們的性質，還得通過實驗。

　　教師：我們做什么樣的實驗，才能判斷它們帶不帶電呢？（放射性現(xiàn)象中放出的射線若是帶電的，射線在磁場中將像通電導體那樣發(fā)生偏轉，由偏轉的方向和磁體的N、S極位置還可判斷射線帶的是什么電。）

　　教師：我們利用已經掌握的知識可以去探索還不知道的現(xiàn)象和規(guī)律，最基本的研究方法是通過實驗。把放射性元素裝在一個壁很厚的鉛盒里（射線穿不透），在盒壁上有一個小孔，放射線可由此孔射出，然后把它們放到兩個很強的磁極之間，再用照相底片把射線的軌道記錄下來。從照相底片上看到，放射線分成了三束，其中兩束向相反方向偏轉，說明這兩束射線帶異種電荷；中間一束不偏轉，說明它不帶電，是中性的。

　　這三種射線有哪些性質呢？它們的實質是什么呢？

　　板書：〈射線由兩種帶異種電荷的粒子和一種不帶電的中性粒子組成〉

　　(3)三種射線

　　①α射線

　　根據(jù)射線的偏轉方向和磁場方向的關系可以確定，偏轉較小的一束由帶正電荷的粒子組成，我們把它叫做α射線，α射線由帶正電的α粒子組成�？茖W家們研究發(fā)現(xiàn)每個α粒子帶的正電荷是電子電荷的2倍，α粒子質量大約等于氦原子的質量。進一步研究表明α粒子就是氦原子核。

　　板書：〈α射線的實質就是高速運動的氦核流〉

　　由于α粒子的質量較大，所以α射線的穿透本領最小，我們用一張厚紙就能把它擋住。

　　②β射線

　　與α射線偏轉方向相反的那束射線帶負電荷，我們把它叫做β射線。研究發(fā)現(xiàn)β射線由帶負電的粒子（β粒子）組成。進一步研究表明β粒子就是電子。

　　板書：〈β射線的實質就是高速運動的電子流〉

　　實驗還表明，β射線的穿透本領較強，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板。

　�、郐蒙渚�

　　中間不發(fā)生偏轉的那束射線叫做γ射線，研究表明，γ射線的實質是一種波長極短的電磁波，它不帶電，是中性的。

　　板書：〈γ射線是一種電磁波〉

　　γ射線的穿透本領極強，一般薄金屬板都擋不住它，它能穿透水泥墻和幾厘米厚的鉛板。

　　(4)γ射線的應用和防護

　　由于γ射線穿透性極強，照到動、植物上還能對細胞發(fā)生生物化學作用，因此在工業(yè)、農業(yè)和醫(yī)學上都有重要應用。在工業(yè)上可用它作金屬探傷，或檢查金屬板的厚度，例如飛機、火車、輪船上的主軸是用鋼材鍛壓而成的，里面有沒有砂眼或裂縫呢？以前是用破壞法抽樣檢查的，可靠性差，又浪費材料，現(xiàn)改用γ射線來探查，準確度高，又不損耗材料；在農業(yè)上用γ射線來適當照射種子，能使農作物增產，還能增強某些作物的抗病能力，改良農作物的品質；在醫(yī)學上還可用γ射線作“放療”，醫(yī)治惡性腫瘤。

　　事物總是一分為二的，γ射線能殺死癌細胞，也能殺死正常細胞，或使正常細胞癌變，因此在使用放射性元素時，要注意射線的防護，要防止放射性物質泄漏，以免對水源、空氣和工作場所造成污染。

　　(5)原子核的組成

　　深入研究表明，放射性現(xiàn)象中放出的三種射線都是從放射性元素的原子核內釋放出來的，這表明原子核也有內部結構。

　　原子核內究竟還有什么結構？原子核又是由什么粒子組成的呢？這是個很復雜的問題，直到目前原子核內部的細微組成情況仍是科學研究的尖端項目之一。現(xiàn)在我們只是粗淺地、簡單地介紹原子核內部的基本組成情況。

　�、儆�國物理學家盧瑟福在1919年做核反應實驗時發(fā)現(xiàn)了質子，經過研究證明，質子帶正電荷，其電量和一個電子的電量相同，它的質量等于一個電子質量的1836倍。進一步研究表明，質子的性質和氫原子核的性質完全相同，所以質子就是氫原子核。

　�、�1932年英國物理學家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子，通過研究證明中子的質量和質子的質量基本相同，但是不帶電。是中性粒子。在對各種原子核進行的實驗中，發(fā)現(xiàn)質子和電子是組成原子核的兩種基本粒子。

　　板書：〈原子核是由質子和中子組成的〉

　　現(xiàn)在我們已經知道：氫原子核(H)最簡單，它就是一個質子，核外有一個電子繞著它轉；氦原子核(He)是由2個質子和2個中子組成的，核外有2個電子繞著它轉；鋰原子核(Li)是由3個質子和4個中子組成的，核外有3個電子分兩層繞著它轉；鈹原子核(Be)由4個質子和5個中子組成，核外有4個電子分兩層繞著它轉；……同學們可以發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律：

　　板書：〈各種原子核內質子的個數(shù)（核的電荷數(shù)）和核外電子的個數(shù)都相同，它也等于該種元素在元素周期表中的原子序數(shù)；原子核內質子和中子的總數(shù)叫做核的質量數(shù)，它等于該元素原子量的整數(shù)部分�！�

　�、墼谀撤N核反應中，一個中子變成一個電子和一個質子。這就是原子核內沒有電子，又會放出電子，產生β射線的原因。

　　3．總結（略）

　　4．布置作業(yè)

　　閱讀課本，了解放射性現(xiàn)象和原子核組成的基本情況。

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