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。

（若沒有錄像設備，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生變化時放出的能量而核能是在原子核發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：〈第二節原子核的組成〉

(1)電子的發現和放射性現象的發現

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現了電子，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：〈電子的發現把人們帶入了原子內部的世界〉

在同一時期人們還發現了天然放射性現象，對放射性現象的進一步研究，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象。

板書：〈放射性現象的發現把人們帶入了原子核內部的世界〉

(2)放射性現象

①什么是放射性現象？

教師邊寫邊說：像鈾(U)、釙(Po)、鐳(Ra)等元素能自發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，這種現象叫放射性現象。這些元素叫放射性元素。

②射線究竟是什么？

教師：在放射性現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象和規律，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。科學家們研究發現每個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。研究發現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。

③γ射線

中間不發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生生物化學作用，因此在工業、農業和醫學上都有重要應用。在工業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，現改用γ射線來探查，準確度高，又不損耗材料；在農業上用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；在醫學上還可用γ射線作“放療”，醫治惡性腫瘤。

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。

①英國物理學家盧瑟福在1919年做核反應實驗時發現了質子，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。

②1932年英國物理學家查德威克又發現了中子，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，發現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；……同學們可以發現一個規律：

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

③在某種核反應中，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 

閱讀課本，了解放射性現象和原子核組成的基本情況。