第五节 核反应 核能4

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1、总课时课题§22--5核反应核能课时22--教学目标一、知识目标1、知道原子核的人工转变及核反应的概念和规律.2、理解核能的概念，知道核反应中的质量亏损.3、知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系.二、能力目标1、会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能三、德育目标认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义.教学重点核能的概念.爱因斯坦的质能方程.教学难点质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解.教学方法教具多媒体教学过程教学设计设计意图引入新课［提问］放射性的本质是什么？［学生］原子核的天然衰变.［提问］那能否利用人

2、工方法使原子核发生变化呢？［思考］…本节课就来研究原子核人工转变所产生的核反应以及所引起的能量变化——核能.§22--5核反应核能一、核反应［提问］如果要人工转变原子核，那用什么办法呢？［猜想］用类似于炮弹的东西去轰击它，看能否把它敲开.［教师］原子核那么小，用什么作“炮弹”呢？［回答］只能用天然放射线中的微观粒子.［教师］那α、β、γ粒子都可以作“炮弹”吗？［思考］…第6页共6页顺义二中段建辉教学过程教学设计设计意图［教师］尽管β、γ粒子的速度很大，但它们的质量很小，能量也较小，它们与原子核作用时一般不能引起原子核的转变，而α粒子由

3、于质量和能量较大，它与原子核作用时很容易使原子核发生转变，因此通常用α粒子作为“炮弹”轰击原子核就可以使原子核实现人工转变.这个过程就是一种核反应.1、定义在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。2、原子核的人工转变（1）卢瑟福发现质子的核反应（1919年）147N+42He→178O+11H（质子）（2）查德威克发现中子的核反应（1932年）94Be+42He→126C+10n（中子）［教师］在上面两个核反应中，反应前后反应物与生成物的核电荷数及质量数有什么关系？［学生］反应物与生成物的核电荷数及质量数

4、总和不变，即守恒.3、核反应遵循的规律：质量数和电荷数都守恒［教师］在核反应中虽然质量数守恒，但反应前后原子核的总质量并不守恒。科学家研究证明，氘核虽然由一个中子和一个质子组成，但氘核的质量并不等于一个中子和一个质子的质量之和，精确计算表明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，只有在核反应中才能明显的表现出来.4、核反应的特点：存在质量亏损核反应前后原子核的质量之差叫做质量亏损（用Δm表示）［教师］我们知道，在化学反应中往往要伴随吸热或放热，这引起分子或原子的能量发生变化，这种能量就是我们通常所说的

5、化学能.在核反应中也伴随能量的变化，这种能量就是核能，它要比化学能巨大的多.例如：一个中子和一个质子结合成氘核时，要放出2.2MeV的能量，这个能量以γ光子的形式辐射出去.而两个氢原子结合成氢分子释放的化学能只不过几个电子伏.二、核能1、什么是核能？与核反应相联系的一种能量.2、核能的特点：（1）与原子核的变化相联系，只有在核反应中才能体现出来.（2）核能是非常巨大的，属于非常规能源.第6页共6页顺义二中段建辉教学过程教学设计设计意图［教师］在核反应中既伴随巨大能量的释放，又伴随一定的质量亏损，这说明质量与能量之间有某种联系，爱因斯坦

6、的相对论回答了这个问题.3、爱因斯坦质能方程相对论指出，物体的能量（E）和质量（m）之间存在着密切的关系，即E＝mc2式中c为真空中的光速关于质能方程的理解：这个方程中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量.该方程表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比.由于c2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的：质量为1kg的物体所具有的能量为9×1016J，这一能量相当于一个100万kW的发电厂三年的发电量。对此，爱因斯坦曾说过：“把任何惯性质量理解为能量的一种贮藏，看来要自然得多.”物体贮藏着巨大的能量是不容置疑的，但是如何使

7、这样巨大的能量释放出来？从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化ΔE与物体的质量变化Δm的关系：ΔE=Δmc2.4、核反应中由于质量亏损而释放的能量：ΔE=Δmc2例题：计算2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量已知：1个质子的质量mp=1.007277u，1个中子的质量mn=1.008665u.组成氦核的这四个核子的总质量为4.031884u，但氦核的质量为4.001509u.这里u表示原子质量单位，1u=1.660566×10-27kg.由上述数值，可以求出氦核的质量亏损Δm=4.031884u-4.001509u=0.0

8、30375u.在原子核物理学中，核子与核的质量通常都是用原子质量单位表示，而核能通常用兆电子伏表示.按质能方程可以求出1u的质量亏损所释放的能量为931.5MeV，所以，2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量为：ΔE=