沪教版高中物理选修3-5第4讲：原子核（教师版）

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1、原子核蠢大脑体痢衣^作业完成情况）◎教学目标）1.理解原了的结构、衰变及质能方程等知识。2.学会运用原了知识及力学分析和动量知识界解决相关问题。弧趣味引刃爲知识梳理）原子核1.原子核的组成（1）天然放射现象.物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素口发地发出射线的现象，叫做天然放射现象.（2）三种射线①。射线是速度约为十分之一光速的氨核流，穿透本领很弱，电离作用很强.②0射线是高速运动的电子流，穿透本领很强，电离作用较弱.③/射线是能暈很高的电磁波，波长很短，它的穿透木领极强，电离作用很弱.（3）原子核的组成

2、：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，原子核常用符号；X表示，X为元素符号，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数.2.放射性元素的衰变（1）衰变：原子核放出Q粒子或0粒子，核电荷数发生改变，变成另外--种原子核，这种变化叫衰变.（2）种类①Q衰变：原子核放出由两个质子和两个屮子组成的粒子（即氨核），；XT；［；Y+：He.②0衰变：原子核内的一个中子变为一个质子并放射出一个电子，；XTz+：Y+」e・③/衰变：放射性原子核在发生Q衰变或0衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子.（3）衰变规律：电荷数和质量

3、数都守恒.由此可确定衰变次数.（4）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间.①N=,其中N（）表示衰变前放射性元素的原子核的个数，N表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核的个数，f表示衰变时间.厂表示半衰期.②半衰期只适用于大量的原子核，対数量较少的原子核不适用，如10个原子核经过一个半衰期并不一定恰好有5个发生衰变.③半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关.1.核力和结合能（1）核力：核力将核子紧紧朿缚在核内，形成稳定的原子核.核力是强相互作用的一种表现；核力是短程力；每个核子只与相邻的核子发生核力作

4、用，即核力具有饱和性.（2）结合能：原子核由核子结合在一起构成，要将它们分开需要能量，这个能量就是原子核的结合能.结合能不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量.（3）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫质量亏损.2.核反应（1）原子核在英他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应.（2）常见的核反应有人工转变、重核裂变、轻核聚变.可用核反应方程來表示核反应过程.（3）核反应遵循的规律：质量数守恒、电荷数守恒.3.核能（1）爱因斯坦质能方程E=me2,若核反应屮的质量亏损（参加核反应的原子

5、核总质暈与生成新原子核的总质量Z差）为释放的核能AE=A/77C2.（2）重核裂变和轻核聚变过程中都释放出核能.（3）在无光子辐射的情况下，核反应屮释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能.因而在此情况下可应用动量守恒和能量守恒来计算核能.，窃特色讲解）类型一：射线问题例1.一置于铅盒中的放射源发射的a、B和丫射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场.进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为射线，射线b为射线放射源铅盒铝箔带电极板带电极板照相底片因a粒子无

6、法穿透铝箔，故打在底片上的只有B和丫两种射线，因丫光子不带电，故在电场屮不会偏转，故a为丫射线；B射线带负电，故在电场中会向正极偏转，故b为B射线；答案：Y，0・类型二:核反应方程例2.下列说法正确的是226222A.飽Ra衰变为88RU要经过I次a衰变和1次尸衰变238234B・92U衰变为91Pa要经过1次Q衰变和1次0衰变232208C.4Th衰变为「82Pb要经过6次0衰变和4次〃衰变238222D.92U衰变为RU要经过4次a衰变和4次Q衰变解析：先根据质量数的变化规律确定。衰变的次数，然后再确定0衰变的次数.答案：BC类型三：综

7、合应用质量方程及有关的力学规律分析例3.已知氟核质量为2.0136u,中子质量为1.0087u,；He核的质量为3.0150u.(1)写出两个氛核聚变成；He的核反应方程.(2)计算上述核反应中释放的核能.(3)若两気核以相等的动能0.35MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应屮生成的3He核和小子的动能各是多少？2解析：应用质量数守恒和核电荷数守恒不难写出核反应方程为：2H+2II-3IIe+；/712由题给条件可求出质量亏损为：Am=2.0136uX2-(3.0150+1.0087)u=0.0035u所

8、以释放的核能为AE=Amc=931.5X0.0035MeV=3.26MeV.因为该反应中释放的核能全部转化为机械能一一即转化为寸血核和中子的动能.2若设3He核和中子的质量分别为