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教科版初三物理第十一章第2節(jié)知識(shí)點(diǎn)
一、原子結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)：
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(duì)陰極射線進(jìn)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(xì)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(gè)帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在正電荷中。
2、α粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核結(jié)構(gòu)模型
(1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)：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(yùn)動(dòng)，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(dá)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(huì)使α粒子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對(duì)α粒子的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)將不發(fā)生明顯改變。散射實(shí)驗(yàn)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(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析計(jì)算提出原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心存在一個(gè)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(fù)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(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)，按照經(jīng)典理論，加速運(yùn)動(dòng)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(shí)相矛盾。
b. 電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)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(shí)相矛盾。
(2)玻爾理論
上述兩個(gè)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(gè)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(yùn)動(dòng)，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。
②躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)(設(shè)能量為E2)躍遷到另一定態(tài)(設(shè)能量為E1)時(shí)，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即 hv=E2-E1
③軌道量子化假設(shè)，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運(yùn)行軌道相對(duì)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(dòng)量mv的乘積等于h/2π的整數(shù)倍，即：軌道半徑跟電了動(dòng)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：
①氫原子的能級(jí)公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設(shè)基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，計(jì)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(yùn)行時(shí)原子的能量，(包括電子的動(dòng)能和原子的熱能。)
氫原子中電子在第幾條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yuǎn)時(shí)電勢(shì)能為零計(jì)算)
�、跉湓拥哪芗�(jí)圖：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級(jí)。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級(jí)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(shí)點(diǎn)
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(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的
(2)放射線的成份和性質(zhì)：用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來研究放射性元素射出的射線，在電場(chǎng)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?cè)谠雍说乃プ冞^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(gè)，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個(gè)中子變?yōu)橐粋�(gè)質(zhì)子和一個(gè)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(shí)間，稱該元素的半衰期。
一放射性元素，測(cè)得質(zhì)量為m,半衰期為T，經(jīng)時(shí)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(shí)，發(fā)生核反應(yīng)。
發(fā)生+β衰變，放出正電子
三、核能知識(shí)點(diǎn)：
1、核能：核子結(jié)合成的子核或?qū)⒃雍朔纸鉃楹俗訒r(shí)，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(jì)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(jì)算方便以后在計(jì)算核能時(shí)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(jì)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(jì)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)：
�、倭炎儯褐睾嗽谝欢l件下轉(zhuǎn)變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。
�、阪�?zhǔn)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?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：
�、哿炎儠r(shí)平均每個(gè)核子放能約1Mev能量
1kg全部裂變放出的能量相當(dāng)于2500噸優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒放出能量
(2)聚變反應(yīng)：
�、倬圩兎磻�(yīng)：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應(yīng)，稱為聚變反應(yīng)。
②平均每個(gè)核子放出3Mev的能量
�、劬圩兎磻�(yīng)的條件;幾百萬攝氏度的高溫
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