师：同学们，今天我们一起来学习高二物理粤教版选择性必修3第五章第三节核力与核反应方程。先来看学习目标：一、知道原子核的组成及表示方法；二、会写核反应方程，知道核反应遵循的规律；三、了解核力的概念、特点和四种基本相互作用；四、了解结合能和比结合能的概念；五、能用爱因斯坦的质能方程进行相关计算。
放射性现象的发现，说明原子核内部结构复杂。那原子核内部究竟有什么呢？我们通过观看视频，了解科学家的相关研究。
用不用加速的高能α粒子轰击氮原子，会发现氮原子可以放出一个带正电荷的粒子，其电量与电子相等，质量为电子的1837倍。卢瑟福把这种粒子命名为质子。1924年，卢瑟福从多种元素的原子核中都击打出带正电荷的粒子，进一步证实了质子的存在。经过多次实验，卢瑟福从不同元素中都击打出质子，因此他认为质子是原子核的主要组成部分。
发现质子后，卢瑟福曾认为原子由电子和质子组成，但后来他发现质子和电子的质量之和总是小于原子的质量。于是，卢瑟福猜测可能还存在一种电中性的粒子。
为证明这种中性粒子的存在，卢瑟福的学生查德威克在实验室中加紧寻找。他一直在设计加速办法，使质子获得高能，从而撞击原子核，寻找有关中性粒子的证据。然而，此时德国物理学家波特及其学生贝克尔已先行一步。从1928年起，他们就开始对铍原子核进行轰击实验，结果发现，用α粒子轰击铍核时，它能发射出穿透力极强的辐射。由于该辐射呈电中性，他们认为这是一种特殊的γ射线。
在法国，居里夫人的女婿和女儿约里奥 - 居里夫妇也在做这个实验。波特的结果一发表就被他们证实了，但他们同样误认为这是一种γ射线。
1932年，查德威克见到德国和法国同行的实验结果后，意识到这种新射线很可能就是自己多年来苦苦寻找的电中性粒子。于是，他立即着手实验，用这种“γ射线”去轰击石蜡，发现竟能从石蜡中击打出质子来。由此，他判定这种射线不可能是γ射线，因为γ射线不具备将质子从原子中击打出来所需的动量。随后，查德威克发表了中子可能存在的论文，指出γ射线没有质量，不可能将质子从原子核里撞击出来，只有那些与质子质量大体相当的粒子才有这种可能。此外，查德威克测量了中子的质量，还证明了中子确实是电中性的，中子就这样被发现了。
下面我们用表格梳理一下：质子由卢瑟福发现，他通过用α粒子轰击氮核的实验，发现质子带正电，质量与氢原子质量相近；中子由查德威克发现，他用α粒子轰击铍核的实验，发现中子不带电，质量与质子质量相近。中子和质子统称为核子。
科学家得出，原子核由中子和质子组成。用什么方法能更好地表示原子核呢？我们知道中子和质子质量几乎相等，原子核由中子和质子组成，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍。我们把这个倍数叫做原子核的质量数，原子核的质量数就是核内的核子数。我们用$_{Z}^{A}X$来表示，其中$X$为元素符号，$A$表示原子核的质量数，$Z$表示电荷数，也就是质子数，所以$A - Z$表示原子核所包含的中子数。
化学反应用化学方程式表示，核反应则用核反应方程表示。譬如卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子的核反应方程，就写成这样。
同学们，请观察一下，在这个核反应前后，原子核发生了什么变化？又有什么规律呢？非常棒，我们发现在核反应过程中，方程两边总的电荷量和质量数是守恒的。下面请同学们试着自己书写查德威克用α粒子轰击铍核发现中子的核反应方程式。这个核反应方程式应该写成这样，同学们，你写对了吗？这里提醒同学们注意，核反应过程一般不可逆，所以核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。
我们前面学习过原子核的衰变，原子核衰变根据产物不同可分为α衰变、β衰变和γ衰变。α衰变放出α粒子，本质是氦核；β衰变放出β粒子，本质是电子；γ衰变呢，是不是说明衰变原子核里面是由α粒子和电子组成的？其实，科学家研究发现，原子核里有两个中子和两个质子组成氦核，即α粒子，α粒子从新核中放射出来。而β衰变是原子核里的中子转换成质子，这样电荷量数就不守恒了，所以还会多生成一个电子，这样才满足电荷量数守恒，电子从原子核里逃逸出来，就是我们观察到的β粒子。γ衰变是α衰变和β衰变过程中原子核受到激发，产生光子，以能量形式辐射出来，所以γ衰变必须伴随着α衰变和β衰变发生。
好，经过学习，我们来看课堂反馈一：已知镭的原子序数是88，镭原子核的质量数是226，请问镭核中质子数和中子数分别是多少？原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都相等，所以镭核的质子数为88。中子数等于原子核的质量数与质子数的差值，即$226 - 88 = 138$。镭核的核电荷数和所带电荷量分别是多少？核电荷数与原子序数相同，所以镭核的核电荷数为88。核电荷所带电荷量可通过公式$q = Ze$（$e$为元电荷电荷量）计算，经过计算可得镭核所带电荷量为$1.408×10^{-17}$库仑。镭 - 226和镭 - 228是同位素，让它们以相同速率垂直射入磁感应强度为$B$的匀强磁场中，它们的运动轨迹半径之比是多少？根据公式$qvB = \frac{mv^{2}}{r}$，可得轨道半径$r = \frac{mv}{qB}$，所以镭 - 226和镭 - 228的轨道半径之比等于它们质量之比，即$113∶114$。
课堂反馈的第二题，天然放射性元素钍经过一系列α衰变和β衰变后变成铅，以下说法正确的是什么？这道题答案是A、B、D。现在我们逐个选项分析。由题目已知条件，铅核质子数是82，质量数是208，钍核质子数是90，质量数是232。用铅核和钍核的质量数差值求出质子数差值，发现铅核比钍核少8个质子数，所以A答案正确。再用质量数相减，减去8个质子数，即$232 - 208 - 8$，得到中子数的差值，所以B答案也对。
要计算C、D答案，我们先设发生了$x$次α衰变和$y$次β衰变。根据核反应方程两边总质量数和电荷量数守恒，可列出方程组：$\begin{cases}2x - y + 82 = 90\4x + 208 = 232\end{cases}$，解这个方程组可得$x = 6$，$y = 4$，也就是说在衰变过程中总共发生了6次α衰变和4次β衰变。