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教科版初三物理第十一章第2節(jié)知識點

　　一、原子結(jié)構(gòu)知識點：

教科版初三物理第十一章第2節(jié)知識點

　　1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：

　　(1)電子的發(fā)現(xiàn)：

　　1897年英國物理學(xué)家湯姆生，對陰極射線進行了一系列的研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。

　　電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀念。

　　(2)湯姆生的原子模型：

　　1903年湯姆生設(shè)想原子是一個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體內(nèi)，而帶負電的電子鑲嵌在正電荷中。

　　2、α粒子散射實驗和原子核結(jié)構(gòu)模型

　　(1)α粒子散射實驗：1909年，盧瑟福及助手蓋革手嗎斯頓完成

　�、傺b置：

　�、� 現(xiàn)象：

　　a. 絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運動，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

　　b. 有少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)

　　c. 有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了90度，有的幾乎達到180度，即被反向彈回。

　　(2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：

　　由于α粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍，所以電子不會使α粒子運動方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對α粒子的運動產(chǎn)生明顯的影響。如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿過金箔的α粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，α粒了運動將不發(fā)生明顯改變。散射實驗現(xiàn)象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。

　　1911年，盧瑟福通過對α粒子散射實驗的分析計算提出原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心存在一個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。

　　原子核半徑小于10-14m，原子軌道半徑約10-10m。

　　3、玻爾的原子模型

　　(1)原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾(兩方面)

　　a. 電子繞核作圓周運動是加速運動，按照經(jīng)典理論，加速運動的電荷，要不斷地向周圍發(fā)射電磁波，電子的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實相矛盾。

　　b. 電子繞核旋轉(zhuǎn)時輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率，隨著旋轉(zhuǎn)軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應(yīng)是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應(yīng)是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實相矛盾。

　　(2)玻爾理論

　　上述兩個矛盾說明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個假設(shè)：

　　①定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運動，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。

　�、谲S遷假設(shè)：原子從一個定態(tài)(設(shè)能量為E2)躍遷到另一定態(tài)(設(shè)能量為E1)時，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即 hv=E2-E1

　�、圮壍懒孔踊僭O(shè)，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運行軌道相對應(yīng)。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。即軌道半徑跟電子動量mv的乘積等于h/2π的整數(shù)倍，即：軌道半徑跟電了動量mv的乘積等于h/2π的整數(shù)倍，即

　　n為正整數(shù)，稱量數(shù)數(shù)

　　(3)玻爾的氫子模型：

　�、贇湓拥哪芗壒胶蛙壍腊霃焦剑翰　栐谌龡l假設(shè)基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，計算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運行時原子的能量，(包括電子的動能和原子的熱能。)

　　氫原子中電子在第幾條可能軌道上運動時，氫原子的能量En，和電子軌道半徑rn分別為：

　　其中E1、r1為離核最近的第一條軌道(即n=1)的氫原子能量和軌道半徑。即：E1=-13.6ev, r1=0.53×10-10m(以電子距原子核無窮遠時電勢能為零計算)

　�、跉湓拥哪芗増D：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級圖。

　　其中n=1的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。

　　二、原子核知識點

　　1、天然放射現(xiàn)象

　　(1)天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。

　　放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性

　　放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素

　　天然放射現(xiàn)象：某種元素白發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象

　　天然放射現(xiàn)象：表明原子核存在精細結(jié)構(gòu)，是可以再分的

　　(2)放射線的成份和性質(zhì)：用電場和磁場來研究放射性元素射出的射線，在電場中軌跡：

　　2、原子核的衰變：

　　(1)衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒

　　γ射線是伴隨α、β衰變放射出來的高頻光子流

　　在β衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子

　　(2)半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。

　　一放射性元素，測得質(zhì)量為m,半衰期為T，經(jīng)時間t后，剩余未衰變的放射性元素的質(zhì)量為m

　　3、原子核的人工轉(zhuǎn)變：原子核的人工轉(zhuǎn)變是指用人工的方法(例如用高速粒子轟擊原子核)使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。

　　(1)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氦原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。

　　(2)中子的發(fā)現(xiàn)：1932年，查德威克用α粒子轟擊鈹核，發(fā)現(xiàn)中子。

　　4、原子核的組成和放射性同位素

　　(1)原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子

　　在原子核中：

　　質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)

　　核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)

　　中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)

　　(2)放射性同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。

　　正電子的發(fā)現(xiàn)：用α粒子轟擊鋁時，發(fā)生核反應(yīng)。

　　發(fā)生+β衰變，放出正電子

　　三、核能知識點：

　　1、核能：核子結(jié)合成的子核或?qū)⒃雍朔纸鉃楹俗訒r，都要放出或吸收能量，稱為核能。

　　2、質(zhì)能方程：愛因斯坦提出物體的質(zhì)量和能量的關(guān)系：

　　E=mc2——質(zhì)能方程

　　3、核能的計算：在核反應(yīng)中，及應(yīng)后的總質(zhì)量，少于反應(yīng)前的總質(zhì)量即出現(xiàn)質(zhì)量虧損，這樣的反就是放能反應(yīng)，若反應(yīng)后的總質(zhì)量大于反應(yīng)前的總質(zhì)量，這樣的反應(yīng)是吸能反應(yīng)。

　　吸收或放出的能量，與質(zhì)量變化的關(guān)系為：

　　為了計算方便以后在計算核能時我們用以下兩種方法

　　方法一：若已知條件中以千克作單位給出，用以下公式計算

　　公式中單位：

　　方法二：若已知條件中以作單位給出，用以下公式計算

　　公式中單位：

　　4、釋放核能的途徑——裂變和聚變

　　(1)裂變反應(yīng)：

　　①裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。

　�、阪準椒磻�(yīng)：在裂變反應(yīng)用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應(yīng)繼續(xù)下去。

　　鏈式反應(yīng)的條件：

　�、哿炎儠r平均每個核子放能約1Mev能量