2017_2018学年高中物理第四章原子核（课件教学案）（打包14套）粤教版选修3_5

第四章 原子核 考点一 核反应与核反应方程 1.核反应 常见核反应分为衰变，人工转变，裂变，聚变等几种类型： (1)衰变 α衰变：U→Th＋He(核内2H＋2n→He) β衰变：Th→Pa＋e(核内n→H＋　0－1e) γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。 衰变反应的特点：衰变是原子核自发地转变成另一种原子核，反应物只有一个放射性核，生成物中除有一个新核外，还有α粒子或β粒子。 (2)人工转变： 7N＋He→O＋H(发现质子的核反应) Be＋He→C＋n(发现中子的核反应) 人工转变特点：以高能微观粒子轰击原子核为标志，反应物中除有一个原子核外，还有一个入射粒子，如α粒子、质子、中子等。 (3)裂变： U＋n→Ba＋Kr＋3n 裂变特点：质量较大的重核捕获中子分裂成两个以上中等质量的核，并放出几个中子。 (4)聚变： H＋H→He＋n 聚变特点：反应物为n个质量较小的轻核，生成物包含一个质量较大的核。 2．核反应方程的书写 (1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律，有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律。 (2)核反应方程中的箭头(→)表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号。 (3)写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造。 (4)在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上；然后根据质量数守恒和电荷数守恒规律计算出未知核(或未知粒子)的电荷数和质量数；最后根据未知核(或未知粒子)的电荷数确定它们是哪种元素(或哪种粒子)，并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。 [例1]　正电子发射计算机断层扫描(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的。反应中同时还产生另一种粒子，试写出该反应方程。 [解析]　由题意可知：氧16(8O)在质子(H)的轰击下产生了氮13(N)和另外一种粒子，由质量数和电荷数守恒可知另一种粒子是He，所以核反应方程为： O＋H→N＋He。 [答案]　O＋H→N＋He 考点二 核能的计算 核能的计算是原子核物理中的热点问题，在重核的裂变、轻核的聚变、放射性衰变以及某些人工转变的核反应中，都伴随着巨大的核能释放，根据不同的题设条件和不同的核反应特征，归纳以下四种计算方法。 1．根据质量亏损计算核能 法一：用质能方程ΔE＝Δmc2计算核能，其中Δm的单位取千克，ΔE的单位是焦耳。 法二：根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV。 其中Δm的单位是u，ΔE的单位是MeV。 2．根据平均结合能计算核能 原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。 3．根据能量守恒和动量守恒来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，在题设条件中没有涉及到质量亏损，或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，从动量和能量守恒可以计算出核反应释放或吸收的能量。 4．根据阿伏加德罗常数计算核能 若已知微观数目的原子核发生核反应释放的能量，要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的总能量，应用阿伏加德罗常数计算核能较为简便。 [例2]　(北京高考)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)(　　) A．(m＋m2－m3)c　　　 B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 [解析]　一个质子和一个 ... ...