高中物理模塊復(fù)習(xí)課專題三省公開課一等獎(jiǎng)新課獲獎(jiǎng)?wù)n件

專題三原子核1/28①質(zhì)子

②中子③核子④強(qiáng)相互作用⑤短程力⑥與電荷無關(guān)⑦α射線

⑧氦核⑨β射線

⑩電子?γ射線

?光子

?質(zhì)量數(shù)

?電荷數(shù)

?半數(shù)原子核發(fā)生衰變?α射線

?γ射線

?示蹤

?ΔE=Δmc2

2/28一、原子核穩(wěn)定性和結(jié)合能原子核是由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子之間存在著庫侖斥力,但核子并不所以散開,是因?yàn)楹俗又g存在著一個(gè)強(qiáng)相互作用,即核力。核力是短程力,核子只跟相鄰核子發(fā)生核力作用。隨原子核增大,核子間距離增大,核力和電磁力都會(huì)減小,但核力減小得更加快,3/28原子不穩(wěn)定性加大。此時(shí)中子數(shù)增加有利于原子核穩(wěn)定。但因?yàn)楹肆ψ饔梅秶怯邢抟约昂肆︼柡托?若再增大原子核,一些核子間距離會(huì)大到其間根本沒有核力作用,這時(shí)候再增加中子,形成核也是不穩(wěn)定。4/28因?yàn)楹俗娱g存在著強(qiáng)大核力,所以要把原子核拆散成核子,需要克服核力做巨大功,需要巨大能量。反之,核子結(jié)合成原子核要放出能量,稱為結(jié)合能。再與核子數(shù)相比,稱作平均結(jié)合能。平均結(jié)合能越大,表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠,原子核越穩(wěn)定。5/28研究表明,中等大小原子核平均結(jié)合能最大,這些核最穩(wěn)定,使較重核分裂成中等大小核或者把較輕核合并成中等大小核,核子比結(jié)合能都會(huì)增加,都能夠釋放能量。所以重核裂變及輕核聚變均可放出巨大能量。6/28【典例1】以下相關(guān)原子核穩(wěn)定性及結(jié)合能說法正確是(

)A.相對(duì)而言,質(zhì)量數(shù)越大原子核越穩(wěn)定B.原子序數(shù)越低原子核越穩(wěn)定C.核子結(jié)合成原子核要放出能量D.重核裂變成中等質(zhì)量核要放出能量,輕核聚合成中等質(zhì)量核要吸收能量7/28【正確解答】選C。從比結(jié)合能曲線上看,中等質(zhì)量原子核比結(jié)合能最大,即中等質(zhì)量原子核最穩(wěn)定,A錯(cuò)誤;原子序數(shù)越低原子核質(zhì)量數(shù)小,比結(jié)合能也小,原子核不穩(wěn)定,B錯(cuò)誤;核子結(jié)合成原子核要放出能量,C正確;中等質(zhì)量原子核比結(jié)合能大于重核與輕核比結(jié)合能,所以裂變與聚變時(shí)均要放出能量,D錯(cuò)誤。8/28【變式訓(xùn)練】(多項(xiàng)選擇)對(duì)結(jié)合能、比結(jié)合能認(rèn)識(shí),以下正確是(

)A.核子結(jié)合為原子核時(shí),一定釋放能量B.核子結(jié)合為原子核時(shí),可能吸收能量C.結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定D.比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定9/28【解析】選A、D。因?yàn)樽杂珊俗咏Y(jié)合成原子核過程中,核力做正功,釋放出能量,反之,將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗有枰諏?duì)應(yīng)能量,該能量即為結(jié)合能,故A正確,B錯(cuò)誤;對(duì)核子較多原子核結(jié)合能越大,但它比結(jié)合能不一定大,比結(jié)合能大小反應(yīng)了原子核穩(wěn)定性,故C錯(cuò)誤,D正確。10/28二、原子核衰變、半衰期1.原子核衰變:(1)α衰變(2)β衰變(3)γ射線是伴伴隨α或β衰變產(chǎn)生,γ射線不改變?cè)雍穗姾蓴?shù)和質(zhì)量數(shù)。11/282.恪守規(guī)律:(1)質(zhì)量數(shù)守恒。(2)電荷數(shù)守恒。(3)動(dòng)量守恒。(4)能量守恒。12/283.半衰期:(1)公式:N余=N原

(2)了解:不一樣元素半衰期是不一樣,它是由核內(nèi)部原因決定,與原子所處物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān),它是對(duì)大量原子核統(tǒng)計(jì)規(guī)律。13/28【典例2】(多項(xiàng)選擇)放射性衰變有各種可能路徑,其中一個(gè)路徑是先變成,而能夠經(jīng)一次衰變變成

(X代表某種元素),也能夠經(jīng)一次衰變變成和最終都變成,衰變路徑如圖所表示,則可知圖中

(

)14/28A.a=84,b=206B.①是β衰變,放出電子,電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生C.②是β衰變,放出電子,電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生D.經(jīng)過10次β衰變和8次α衰變可變成15/28【正確解答】選A、B。在①中,質(zhì)量數(shù)不變,可知是β衰變,依據(jù)電荷數(shù)守恒知a=84,β衰變實(shí)質(zhì)是故B正確,C錯(cuò)誤;在②中由電荷數(shù)守恒,可知是α衰變,再依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒知b=206,A正確;設(shè)由衰變?yōu)榻?jīng)過m次α衰變和n次β衰變,則有238=206+4m,92=82+2m-n,聯(lián)立解得m=8,n=6,即一共發(fā)生了8次α衰變和6次β衰變,D錯(cuò)誤。16/28【變式訓(xùn)練】醫(yī)院用放射性同位素放出γ射線來治癌。請(qǐng)問其原理是利用了γ射線(

)A.電離作用,使腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化B.貫通本事,造成基因突變C.高能量,殺死腫瘤細(xì)胞D.熱作用,減輕病人痛苦17/28【解析】選C。利用γ射線來治癌主要利用了γ射線穿透能力和高能量,目標(biāo)是殺死癌細(xì)胞,所以只有選項(xiàng)C正確。18/28三、核能1.原子核結(jié)合能:克服核力做功,使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)吸收能量或若干單個(gè)核子在核力作用下結(jié)合成原子核時(shí)放出能量。2.質(zhì)量虧損:核反應(yīng)中質(zhì)量降低。注意:質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不一樣概念。19/283.質(zhì)能方程:E=mc2即一定能量和一定質(zhì)量相聯(lián)絡(luò),物體總能量和它質(zhì)量成正比,當(dāng)物體質(zhì)量發(fā)生改變時(shí)ΔE=Δmc2。20/284.核能計(jì)算方法:(1)依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損(Δm)千克數(shù)乘以真空中光速平方(c=3×108m/s),即ΔE=Δmc2(焦耳)。(2)依據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量,用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損原子質(zhì)量單位乘以931.5MeV,即ΔE=Δm×931.5MeV。21/285.釋放核能路徑:(1)重核裂變:重核分裂成中等質(zhì)量原子核,在一定條件下(超出臨界體積),裂變反應(yīng)會(huì)連續(xù)不停地進(jìn)行下去,這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。(2)輕核聚變(需要幾百萬攝氏度高溫,所以又叫熱核反應(yīng))。22/286.假如在核反應(yīng)中無光子輻射,核反應(yīng)中釋放能量將轉(zhuǎn)化為生成新核和新粒子動(dòng)能,在這種情況下,可利用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律來處理相關(guān)問題。23/28【典例3】靜止原子核發(fā)生衰變時(shí),放出能量都轉(zhuǎn)變成了α粒子和新核動(dòng)能,若測(cè)得α粒子動(dòng)能為E,則新原子核動(dòng)能為多少?衰變中質(zhì)量虧損是多少?24/28【正確解答】衰變方程為由E=得α粒子速度v1=由動(dòng)量守恒定律得新核動(dòng)能E′=25/28原子核衰變放出能量ΔE=E+