高中物理-22章3節(jié)原子核復習課件-新人教版選修3

1、第三節(jié) 原子核第一頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理一、原子核的組成1原子核由 和 組成，兩者統(tǒng)稱為 2原子核常用ZAX表示，X為元素符號，上角標A表示核的質量數(shù)，下角標Z表示核的 (原子序數(shù))質子中子核子電荷數(shù)第二頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理3同位素是具有相同的 而 不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置二、天然放射現(xiàn)象1天然放射現(xiàn)象：元素 地放出射線的現(xiàn)象，首先由 發(fā) 現(xiàn)天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明 還具有復雜的結構中子數(shù)質子數(shù)貝克勒爾原子核自發(fā)第三頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理2放射性和放射性元素：物質發(fā)射某種看不見的射線的性質叫

2、，具有放射性的元素叫 通過對放射現(xiàn)象的研究，人們發(fā)現(xiàn)原子序數(shù) 的所有天然存在的元素都有放射性，原子序數(shù) 的天然存在的元素有些也具有放射性，它們放射出的射線共有3種放射性元素放射性大于83小于83第四頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理3三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是 、 、 三、原子核的衰變1衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉變成 的變化可分為 、 ，并伴隨著射線放出射線射線射線衰變衰變新核第五頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理2半衰期：放射性元素的原子核有發(fā)生衰變所需要的時間四、核能1核反響：在核物理學中，原子核在其他粒子的轟擊下產生新 的過程

3、在核反響中， 守恒， 守恒原子核電荷數(shù)質量數(shù)半數(shù)第六頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理2核力(1)概念：組成原子核的 之間存在的作用力(2)核力特點核力是 (強力)的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內，核力比庫侖力大得多強相互作用核子第七頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理核力是 力，作用范圍在1.51015 m之內每個核子只跟 的核子發(fā)生核力作用，這種性質稱為核力的飽和性短程相鄰第八頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理3.質量虧損(1)愛因斯坦質能方程： .(2)質量虧損：原子核的質量 組成它的核子的質量之和的現(xiàn)象Emc2小于第九頁，編輯于星期四：二十三點

4、 四十三分。根底知識梳理五、核裂變和核聚變1重核裂變(1)定義：使重核分裂成 的原子核的核反響(2)鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，一種典型的反響是生成鋇和氪，同時放出三個中子，核反響方程為 92235U01n 56144Ba3689Kr301n.質量較小第十頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理(3)鏈式反響：由重核裂變產生中子使裂變反響一代接一代繼續(xù)下去的過程叫做核裂變的鏈式反響(4)鏈式反響的條件：要有足夠濃度的235U；鈾塊體積需 臨界體積，或鈾塊質量 臨界質量大于大于第十一頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理(5)核反響堆核反響堆是人工控制的 反響

5、的裝置鈾235俘獲慢中子發(fā)生鏈式反響，用來使中子減速的物體叫慢化劑，常見的有石墨、重水、普通水反響堆中的 的作用是控制鏈式反響的速度鏈式鎘棒第十二頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。根底知識梳理2輕核聚變(1)定義：兩個輕核結合成 的核，這樣的核反響叫聚變(2)聚變發(fā)生的條件：使物體到達幾百萬度的高溫較重第十三頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。一、三種射線的比較與衰變次數(shù)的計算1三種射線課堂互動講練第十四頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練在電磁場中偏轉偏轉不偏轉貫穿本領最弱，用紙能擋住較強，穿透幾毫米的鋁板最強，穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強較弱很弱在空氣中的徑跡粗

6、、短、直細、較長、曲折最長第十五頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練2.衰變次數(shù)的計算(1)對象：一個放射性元素的原子核發(fā)生衰變(或衰變)變成新的原子核，而新原子核仍有放射性可能又會發(fā)生某種衰變，經過假設干次變化，最終變?yōu)槟骋环€(wěn)定的原子核，在此過程中共發(fā)生了多少次衰變和衰變，是經常面臨的問題第十六頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練(2)依據(jù)：電荷數(shù)和質量數(shù)守恒(3)方法：根據(jù)衰變不改變質量數(shù)的特點，可依據(jù)反響原子核與最終原子核的質量數(shù)改變確定衰變的次數(shù)，然后計算出電荷數(shù)的改變由其差值可確定衰變的次數(shù)第十七頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練3在計算衰

7、變次數(shù)時，注意以下方法(1)確定開始時的原子核和最終的原子核(2)確定質量數(shù)的改變，得出衰變的次數(shù)(3)由衰變次數(shù)得出核電荷數(shù)的變化，根據(jù)實際中電荷數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)第十八頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。1.(2021年廣東江門模擬)天然放射性元素 90232Th(釷)經過一系列衰變和衰變之后，變成 82208Pb(鉛)以下論斷中正確的選項是()課堂互動講練即時應用第十九頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練A鉛核比釷核少24個中子B鉛核比釷核少8個質子C衰變過程中共有4次衰變和8次衰變D衰變過程中共有6次衰變和4次衰變第二十頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動

8、講練解析：選BD.鉛核核子數(shù)比釷核核子數(shù)少24個，而不是中子數(shù)少24個，A項錯；鉛核質子數(shù)為82，釷核質子數(shù)為90，故鉛核比釷核少8個質子，B項對；釷核的衰變方程為：第二十一頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練90232Th 82208Pbx24Hey10e，式中x、y分別為和的衰變次數(shù)由質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有即衰變過程中共有6次衰變和4次衰變，C項錯而D項對綜上所述，此題正確選項為B、D.第二十二頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練二、核反響四種類型1衰變和衰變的比較衰變類型衰變衰變衰變方程ZMXZ2M4Y24HeZMXZ1 MY10e衰變實質2個質子和2個中子

9、結合成一個整體射出中子轉化為質子和電子211H201n24He01n11H10e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒第二十三頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練2.衰變：衰變是伴隨著衰變或衰變同時發(fā)生的，衰變不改變原子核的電荷數(shù)和質量數(shù)其實質是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變過程中，產生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子第二十四頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練3.核反響四種類型比較第二十五頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練第二十六頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練1.核反響過程一般都是不可逆的，所以核反響方程只能用單向箭頭

10、表示反響方向，不能用等號連接2核反響的生成物一定要以實驗為根底，不能憑空只依據(jù)兩個守恒定律杜撰出生成物來寫核反響方程3核反響方程遵循質量數(shù)守恒而不是質量守恒特別提醒第二十七頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練4半衰期用N0、m0分別表示衰變前的原子數(shù)目和質量，N、m分別表示衰變后剩余的原子核的數(shù)目和質量，為半衰期，t表示衰變過程第二十八頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練半衰期由放射性元素的原子核內部本身的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強、溫度等)或化學狀態(tài)(如單質或化合物)無關特別提醒第二十九頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。2.(2021年高考天津卷)

11、以下說法正確的選項是()A. 715N11H 612C24He是衰變方程B11H12H23He是核聚變反響方程課堂互動講練即時應用第三十頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練C. 92238U 90234Th24He是核裂變反響方程D24He1327Al1530P01n是原子核的人工轉變方程第三十一頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練解析：選BD.核反響類型分四種，核反響的方程特點各有不同，衰變方程的左邊只有一個原子核，右邊出現(xiàn)或粒子聚變方程的左邊是兩個輕核反響，右邊是中等原子核裂變方程的左邊是重核與中子反響，右邊是中等原子核人工核轉變方程的左邊是氦核與常見元素的原子

12、核反響，右邊也是常見元素的原子核，由此可知B、D兩選項正確第三十二頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練三、核能的產生和計算1獲得核能的途徑(1)重核裂變：某些重核分裂成中等質量的核的反響過程，同時釋放大量的核能要使鈾235發(fā)生鏈式反響以持續(xù)地輸出能量，鈾塊的體積應大于它的臨界體積重核的裂變：如 92235U01n3890Sr 54136Xe1001n應用：原子彈、核反響堆第三十三頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練(2)輕核聚變：某些輕核結合成質量較大的核的反響過程，同時釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必須到達幾百萬度以上的高溫，因此聚變反響又叫熱核反響

13、輕核的聚變：如12H13H24He01n.應用：氫彈、可控熱核反響第三十四頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練2核能的計算方法(1)根據(jù)愛因斯坦質能方程列式計算：即Emc2(m的單位：kg)(2)根據(jù)1原子質量單位(u)相當于931.5兆電子伏能量，那么Em931.5 MeV(m的單位：u,1 u1.66061027 kg)第三十五頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練(3)核反響遵守動量守恒和能量守恒定律，因此我們可以結合動量和能量守恒定律來計算核能第三十六頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練1質量數(shù)與質量是兩個不同的概念核反響中質量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，

14、但核反響中依然有質量虧損特別提醒第三十七頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練2愛因斯坦的質能方程反映了原子核質量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并不表示質量和能量之間的轉變關系(即：核反響中的質量虧損，并不是這局部質量消失或質量轉化為能量)質量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核反響中核子的個數(shù)是不變的3質量虧損并不否認質量守恒定律特別提醒第三十八頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。3.(2021年高考山東卷)歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反響，是用加速后動能為0.5 MeV的質子11H轟擊靜止的ZAX，生成兩個動能均為8.9 MeV的24He.(1 MeV1.61013 J)(

15、1)上述核反響方程為_(2)質量虧損為_kg.課堂互動講練即時應用第三十九頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。課堂互動講練解析：(1)11H37X24He24He或11H37Li24He24He(2)因為mc2E末E初，答案：(1)11H37X24He24He或11H37Li24He24He(2)3.11029第四十頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析題型一 半衰期的理解和計算例1(1)關于放射性元素的半衰期，以下說法正確的有()A是原子核質量減少一半所需的時間B是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間第四十一頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析C把放射性元素放在密封的容

16、器中，可以減慢放射性元素的半衰期D可以用來測定地質年代、生物年代等(2)設鐳226的半衰期為1.6103年，質量為100 g的鐳226經過4.8103年后，有多少克鐳發(fā)生衰變？假設衰變后的鐳變?yōu)殂U206，那么此時鐳鉛質量之比為多少？第四十二頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析【思路點撥】半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所經歷的時間，它是由原子核內部因素決定的，與外界環(huán)境無關，由n第四十三頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析【解析】(2)經過三個半衰期，剩余鐳的質量為已衰變的鐳的質量為(10012.5) g87.5 g.設生成鉛的質量為m，那么22620687.5m，得

17、m79.8 g.所以鐳鉛質量之比為125798.【答案】(1)BD(2)87.5 g125798第四十四頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析【易誤警示】(1)半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，變成新核，并不是原子核的數(shù)量、質量減少一半(2)要理解半衰期公式中各物理量的含第四十五頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析現(xiàn)有五個核反響：A12H13H24He01nB. 92235U01nX3689Kr301nC1124Na1224Mg10eD. 88220Ra 86216Rn24HeE24He49Be 612C01n題型二 核反應方程及反應類型例2第四十六頁，編輯于星期四：二十

18、三點 四十三分。高頻考點例析(1)_是發(fā)現(xiàn)中子的核反響方程，_是研究原子彈的根本核反響方程，_是研究氫彈的根本核反響方程(2)求B項中X的質量數(shù)和中子數(shù)(3)判斷以上五個核反響的反響類型第四十七頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析【思路點撥】根據(jù)核反響方程遵循的根本規(guī)律，正確書寫方程，還要注意衰變、人工轉變、裂變、聚變的區(qū)別第四十八頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析【解析】(1)E是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反響方程，A是氫彈，B是原子彈的核反響方程(2)由電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒可以判定X質量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為：1445688.第四十九頁，編輯于星期

19、四：二十三點 四十三分。高頻考點例析(3)衰變是原子核自發(fā)地放出粒子或粒子的反響，C是衰變，D是衰變，E是人工控制的原子核的變化，屬人工轉變，裂變是重核吸收中子后分裂成幾個中等質量的核的反響，B是裂變，聚變是幾個輕核結合成較大質量的核的反響，A是聚變【答案】(1)EBA(2)14488(3)見解析第五十頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。在各種能源中，核能具有能量密度大、地區(qū)適應性強的優(yōu)勢，在核電站中，核反響堆釋放的核能被轉化為電能核反響堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反響，釋放大量核能高頻考點例析題型三 核能的理解和計算例3第五十一頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析(1)核反響方程式 92235Un 56141Ba3692KraX是反響堆中發(fā)生的許多核反響中的一種，n為中子，X為待求粒子，a為X的個數(shù)，那么X為_，a_.以mU、mBa、mKr分別表示 92235U、 56141Ba、3692Kr核的質量，mn、mp分別表示中子、質子的質量，c為光在真空中的傳播速度，那么在上述核反響過程中放出的核能E_.第五十二頁，編輯于星期四：二十三點 四十三分。高頻考點例析(2)有一座發(fā)電能力為P1.00106 kW的核電站，核能轉化為電能的效率為40%.假定反響堆中發(fā)生的裂變反響全是此題(1)中的核反響，每次核反響過程放出的核能E