原子核
教学目标
知识技能：了解原子核的构成及基本微粒；了解同位素的概念；初
素原子百分比与近似原
子量的关系；掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的相互关系。
能力培养：通过对元素和同位素概念的对比掌握同位素的判断方法；通过
元素原子量、元素的近似原子量与同位素原子量、原子质量数之间关系的对比，
培养学生思维能力。
科学思想：通过构成物质的基本微粒的质量、体积、电性的认识，了解微观
世界的物质性，从而进一步认识物质世界的微观本质；通过原子中存在电性不
同的两种微粒的关系，认识原子是矛盾的对立统一体。
科学品质：通过介绍张青莲教授测定同位素原子量的事例，使学生认识到
科学需要的是严谨求实的作风。
科学方法：认识微观世界的基本研究方法。
重点、难点 同位素的概念和天然同位素原子百分比与近似原子量的关系。
教学过程设计
教师活动 学生活动 设计意图
【复习引入】（投影）
构成原子的基本微粒及
其质量和电性的关系？
介绍微粒的实际质量：
质子（1.6726×10-27kg）
中子（1.6748×10-27kg）
电子（9.11×10-31kg）
讨论并归纳出：
相对质量：质子
（1.007）
中子（1.008），电子
（1/1836）
电荷：质子（+1），
复习
初中学过的
原子的基本
知识。
电子（-1），中子（不带
电）
【设问】原子核带正电，
电子带负电，两者互相吸引，
为什么电子不会落入原子核内？
【讲解】核外电子作高速
运动（约 2200 km·s-1），如人
造地球卫星绕地球作高速运动，
不会掉下来。
思考，某些同学可能
回答出：核外电子作高速运
动。
认识
原子是一个
矛盾的对立
统一体。
续表
教师活动 学生活动 设计意图
【讲解】原子很小，原子核更小
原子核的半径只有原子半径的万分
之一，体积只占原子体积的几千亿
分之一。
【比喻】如果原子核像一个足球
那么大，原子将有多大？
思考、想像：原子
将有足球场那么大。
形象理解
原子和原子核
的大小关系。
【提问】原子核和电子的质量关
系又如何呢？学生讨论后给出结论。
【板书】①原子的质量数
（A）=质子数（Z）+中子数（N）
②原子失去或得到电子形成阳
离子或阴离子后，质量几乎不变。
回忆刚才复习过
的微粒质量关系，得
出结论；
原子的质量集中
在原子核内，核外电
子的质量可以忽略不
计。
明确原子
的质量主要由
原子核决定。
【讲解并板书】原子组成的表示
方法：
其中：X为元素符号，A为质
量数，Z为质子数。
【提问】如何求中子数N。
理解X、Z、A、N
的含义。
思考回答：
N=A-Z。
初步了解
原子的表示方
法。
【投影】课堂练习
1．某原子 Z=11，N=12，求
A，并用原子核组成表示式表示其
原子核的组成。
A，e
练习。 巩固原子
组成的表示方
法。
【投影】讨论：已知其原子的质
子数，
中子数，原子质量数分别为：
Z 1N 0A 1∶ ∶ ∶
1 1 2
1 2 3
1．写出它们的原子组成；
2．对比三种原子的异同点；
3．它们之间是什么关系：是
不是同一种元素？是不是同一种原
子？
讨论，回答。
2．相同点：质子
数相同；不同点；中
子数和质量数不同。
3．复习元素的概
念：质子数相同的一
类原子的总称。质子数
相同，因此它们属于
同一种元素。
因为它们的中子
数不同，原子质量数
也不同，因此它们不
是同一种原子。
通过举例，
在复习元素概
念的基础上，
引入同位素的
概念。
续表
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种元素，又不是同一种原子，
它们的关系如何呢？
【讲解并板书】同位素的概念。
倾听，笔记。
理解同位素的含义
是：在周期表中位于同
一个位置上。
阅读课本，了解氢
的同位素氕（H），氘
初步理解
同位素的概念。
具有相同质子数，不同中子数
的同一元素的原子间互称同位素。
（D），氚（T）的表
示方法。
【讨论】如何判断是否为同位素
讨论并回答：
（1）质子数相同，
一定为同一元素的原子
（包括简单离子）；
（2）中子数不相
同；
（3）分子之间不
能称同位素。
加强对同
位素概念的理
解。
【投影】课堂练习
3．判断下列各组微粒的关系
为同位素的有：____。
①H2，D2，T2；② 14C，14N；
③ 35Cl，37Cl-；④ 16O，17O，18O；
⑤ B，A。
4．下列叙述正确的是（
）。
（A）质子数相同的微粒之间
一定互为同位素；（B）已发现的
元素有 112种，因此有 112种原子；
（C）属于同位素的原子一定为同
种元素；（D）水（H2O）和重水
（D2O）互称同位素。
做练习。 巩固同位
素的概念。
【知识介绍】自然界中大多数元
素均有同位素，有的稳定，称为稳
定同位素，有的有放射性，称为放
射性同位
素。如：碳元素有两种稳定的
同位素 12C和 13C，还有放射性同位
素 14C。（见附 4）
讨论回答同位素原
子的实际应用有：原子
弹、氢弹、60Co用于放射
治疗、14C用于出土文
物的鉴定等。
了解同位
素的存在及其
应用。
【设问】同位素原子间的性质有
何异同？请同学们带着这个问题阅
读课本 120页。
阅读、思考、回答。
同位素构成物质的
物理性质不同，但化学
进一步掌
握同位素的区
别和联系。
性质基本相同。
续表
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【设问】自然界中的元素多数
均存在
同位素，那么，如何计算元
素的原子量呢？
【讲解】原子百分组成的概念
强调是原子个数的百分比，或物
质的量的百分比。
元素原子量：见课本第 120
页。
【板书】元素的原子量由按各
种天然同位素原子所占的一定百
分比计算出来的平均值。
阅读课本有关内容，
理解元素原子量的概念。
初步掌握元素
原子量的基本概念。
【计算示例】氯元素原子量的
计算：
35Cl原子量 34.969占 75.77％
37Cl原子量 36.966占 24.23％
氯元素的原子量的计算：
34.969×75.77％
+36.966×24.23％=35.453
【讲解】为计算方便，用原子
质量数代替同位素原子量进行近
似计算。
氯元素近似原子量：
35×75.77％+37×24.23％=35.5
笔记，理解。
理解元素原子量的
计算方法，理解元素原
子量是根据同位素原子
量和原子百分组成求出
的平均值。
初步掌握元素
原子量和近似原子
量的计算方法。
【课堂练习】 练习，并思考为什
5．镁有三种天然同位素：
24Mg占 78.7％，25Mg占
10.13％，26Mg占 11.17％，列式并
计算镁元素的近似原子量。
么求出的是近似的原子
量。
理解平均的含义是
按原子的百分比进行的
平均。
进一步掌握元
素原子量和近似原
子量的概念和计算
方法。
【知识介绍】著名化学家张青
莲教授测定同位素原子量的事例。
（见附 3）
倾听。 培养学生严谨
求实的科学态度。
【投影归纳小结】四个量的对
比：原子质量数；同位素原子量；
元素原子量；近似原子量。（见附
2）
思考，笔记，理解
概念的区别和联系。
培养学生的思
维能力，深刻理解
概念。
【作业】课本第 121页第 1、2
题；第 122页第 4、5、6题。
记录。 复习巩固。
续表
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【随堂检测】
1．唯一没有中子的原子是____，因此，质子也
就是____。
2．相同物质的量的H、D、T原子的质子数比为__
__，电子数比为____，质量数比为____。
3．据报道，1994年 12月科学家发现了一种新元
素，它的原子核内有 161个中子，质量数为 272，该
元素的原子序数为（ ）。
（A）111（B）161（C）272（D）433
4．铜（原子序数为 29）有两种同位素，中子数
分别为 34和 36，它们的原子个数比为 1 3∶ ，则铜元
素的近似原子量为____。
5．已知硼元素只有两种同位素，分别为 10B和
11B，硼的近似原子量为 10.8，则同位素 10B和 11B的
1．原子的
基本知识（了
解）。
2．氢的三
种同位素（理
解）。
3．原子的
基本知识（理
解）。
4．元素近
似原子量的计算
（掌握）。
5．近似原
子量和原子个数
比的关系（掌
原子个数比为____。
6．溴有两种同位素，原子个数比约为 1 1∶ ，已
知溴的近似原子量为 80，这两种同位素的中子数分别
为（ ）。
（A）44和 45（B）45和 46（C）44和
46（D）79和 81
握）。
6．近似原
子量和同位素原
子中子数的关系
（掌握）。
附 1：
⑤ 4．（C）5.24×78.7％+25×10.13％+26×11.17％=24.32
随堂练习答案：1．氢原子，H+ 2．1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶2∶3 3．
（A）4．63.5 5．1∶4 6．（C）
附 2：（投影）
原子质量数、同位素原子量、元素原子量、近似原子量的对比
概念 计算方法 联系
原子质
量数
同位素
原子量
原子的质子数
和中子数之和
原子的质量和
12C的 1
A=Z+N
12的比值
近似
相等
M=12m m（12C）
近
似
相
等
元素原
子量
由同位素原子
量和原子
百分组成求出
的平均值
M=M1·a％+M2·b
％+…
近似原
子量
由原子的质量
数和原子
百分组成求出
的平均值
M=A1·a％+A2·a％
+…
附 3：小资料 张青莲教授在同位素原子量测定方面的主要成就
张青莲教授从 1934年起就开始进行重水和稳定同位素的科学研究，涉及到
氢、锂、硼、碳、氮、氧、硫、锢、锑、锑、铱等十几种元素的同位素，取得了丰硕的成
果，先后发表科研论文 120余篇，成为我国稳定同位素学科的奠基人和开拓者 。
1991年，张青莲教授领导的科学家小组用质谱法测定的锢原子量为 114.818，
被国际原子量委员会采用为新的标准值，这是在原子量表中首次采用中国测定
的原子量值。随后他和德国人 Heumann分别测定的铱原子量为 192.217，于 1993
年被评为国际标准。1993年到 1995年期间，他领导下的科学家小组再次测定了
锑、铈和铕的原子量，其测定的准确度达十万分之一，显示了这一科研领域的当
代最高水平。这三个原子量的新值为：锑 121.760、铈 140.116和铕 151.964，也先
后被国际原子量委员会评定为新的国际标准。铈和铕两项成果入选 1995年中国
十大科技新闻。
摘自《化学教育》1997年第 6期
附 4：小资料 放射性同位素 C-14的应用
自然界中碳元素有三种同位素，即稳定同位素 12C、13C和放射性同位素
14C，14C的半衰期为 5730年，14C的应用主要有两个方面：一是在考古学中测
定生物死亡年代，即放射性测年法；二是以 14C标记化合物为示踪剂，探索化
学和生命科学中的微观运动。
一、14C测年法
自然界中的 14C是宇宙射线与大气中的氮通过核反应产生的。碳-14不仅存
在于大气中，随着生物体的吸收代谢，经过食物链进入活的动物或人体等一切
生物体中。由于碳-14一面在生成，一面又以一定的速率在衰变，致使碳-14在自
然界中（包括一切生物体内）的含量与稳定同位素碳-12的含量的相对比值基本
保持不变。
当生物体死亡后，新陈代谢停止，由于碳-14的不断衰变减少，因此体内
碳-14和碳-12含量的相对比值相应不断减少。通过对生物体出土化石中碳-14和
碳-12含量的测定，就可以准确算出生物体死亡（即生存）的年代。例如某一生
物体出土化石，经测定含碳量为M克（或碳-12的质量），按自然界碳的各种
同位素含量的相对比值可计算出，生物体活着时，体内碳-14的质量应为 m克。
但实际测得体内碳-14的质量内只有m克的八分之一，根据半衰期可知生物死
亡已有了 3个 5730年了，即已死亡了一万七千二百九十年了。美国放射化学家
W．F．利比因发明了放射性测年代的方法，为考古学做出了杰出贡献而荣获
1960年诺贝尔化学奖。
由于碳-14含量极低，而且半衰期很长，所以用碳-14只能准确测出 5～6万
年以内的出土文物，对于年代更久远的出土文物，如生活在五十万年以前的周
口店北京猿人，利用碳-14测年法是无法测定出来的。
二、碳-14标记化合物的应用
碳-14标记化合物是指用放射性 14C取代化合物中它的稳定同位素碳-12，并
以碳-14作为标记的放射性标记化合物。它与未标记的相应化合物具有相同的化
学与生物学性质，不同的只是它们带有放射性，可以利用放射性探测技术来追
踪。
自 20世纪 40年代，就开始了碳-14标记化合物的研制、生产和应用。由于碳
是构成有机物三大重要元素之一，碳-14半衰期长，β期线能量较低，空气中最
大射程 22cm，属于低毒核素，所以碳-14标记化合物产品应用范围广。至 80年
代，国际上以商品形式出售的碳-14标记化合物，包括了氨基酸、多肽、蛋白质、
糖类、核酸类、类脂类、类固醇类及医学研究用的神经药物、受体、维生素和其他药
物等，品种已达近千种，约占所有放射性标记化合物的一半。
以碳-14为主的标记化合物在医学上还广泛用于体内、体外的诊断和病理研
究。用于体外诊断的竞争放射性分析是本世纪 60年代发展起来的微量分析技术。
应用这种技术只要取很少量的体液（血液或尿液）在化验室分析后，即可进行
疾病诊断。由于竞争放射性分析体外诊断的特异性强，灵敏度高，准确性和精密
性好，许多疾病就可能在早期发现，为有效防治疾病提供了条件。
碳-14标记化合物作为灵敏的示踪剂，具有非常广泛的应用前景。
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