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2.1 原子核组成

原子核式结构、氢原子光谱与原子核 · 高三
讲清楚它是什么

定义 原子核由质子和中子构成,质子数决定元素种类,中子数决定同位素。

从哪来 本节为高三复习起点,无前置知识点记录,直接基于原子结构模型建立。

为什么 卢瑟福α粒子散射实验证明原子中心存在带正电、质量集中的核;查德威克发现中子,解释了核内电荷与质量不匹配问题,确立核由质子(带正电)和中子(不带电)组成。

讲法
适合:形象思维强、喜欢类比的学生 用“家庭”类比:原子核是“家”,质子是“儿子”(决定姓氏/元素种类),中子是“女儿”(不改变姓氏但影响家庭规模/质量数)。强调“儿子”数量固定了家族身份,“女儿”数量可变形成不同“分支”(同位素)。
讲法
适合:逻辑推理强、喜欢实验溯源的学生 从α粒子散射实验的“反常”现象切入:为何绝大多数α粒子穿过,极少数大角度偏转?推导出核体积小、质量大、带正电。再引入质量数A与电荷数Z的矛盾:若核内只有质子,质量数应等于电荷数,但实际A>Z,故必有不带电粒子(中子)存在。
讲法
适合:抽象思维强、喜欢符号表达的学生 直接引入符号表示法:$_{Z}^{A}\text{X}$。明确A=Z+N(质量数=质子数+中子数),Z为原子序数(质子数),N为中子数。通过代数关系强调:Z决定元素化学性质,N决定核稳定性与同位素特性,A决定原子质量。
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练一道
基础题
铀-235($_{92}^{235}\text{U}$)的原子核由多少质子和中子组成?
变式
某原子核符号为$_{Z}^{A}\text{X}$,若其质子数比中子数少10个,且质量数为50,求该元素名称。
试试手自己判
检测题
若某核素$_{Z}^{A}\text{X}$的中子数是质子数的2倍,且质量数为27,求该核素符号。
看答案和判分标准
答案:$_{9}^{27}\text{F}$
判对标准:
正确列出方程N=2Z、A=Z+N=3Z=27,解得Z=9,N=18,并正确写出氟-27的符号。仅答“9号元素”或“氟”得一半分,符号书写错误不得分。
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