選修3-5：第19章《原子核》課件

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選修３-5系列課件高中物理新人教版

選修３-5系列課件1第十九章

《原子核》第十九章

《原子核》219.1《原子核的組成》19.1《原子核的組成》3教學目標1、知識與技能（1）了解天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律；（2）知道三種射線的本質，以及如何利用磁場區(qū)分它們；（3）知道原子核的組成，知道核子和同位素的概念。2、過程與方法（1）通過觀察，思考，討論，初步學會探究的方法；（2）通過對知識的理解，培養(yǎng)自學和歸納能力。3、情感、態(tài)度與價值觀（1）樹立正確的，嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度；（2）樹立辨證唯物主義的科學觀和世界觀。教學重點：天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律，原子核的組成。教學難點：知道三種射線的本質，以及如何利用磁場區(qū)分它們教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備教學目標1、知識與技能41.放射性和放射性元素:1896年，法國物理學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光，物質發(fā)射射線的性質稱為放射性．具有發(fā)射性的元素稱為放射性元素．2.天然放射性現(xiàn)象:元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象．一、天然放射現(xiàn)象1.放射性和放射性元素:一、天然放射現(xiàn)象5鋇鈾云母翠砷銅鈾礦斜水鉬鈾礦鈾鈣石礦鋇鈾云母翠砷銅鈾礦斜水鉬鈾礦鈾鈣石礦6放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性．放大了1000倍的鈾礦石天然放射現(xiàn)象放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于7選修3-5：第19章《原子核》課件8天然放射現(xiàn)象射線射線射線電離能力貫穿能力速度成分氦原子核高速電子流高能量電磁波1/10光速接近光速光速弱較強很強很容易較弱更小閱讀課文填寫表格：天然放射現(xiàn)象電離能力貫穿能力速度成分氦原子核高速高能量1/19三.質子和中子的發(fā)現(xiàn)

1.質子的發(fā)現(xiàn)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，得到了質子。經過研究證明，質子帶正電荷，其電量和一個電子的電量相同，它的質量等于一個電子質量的1836倍.進一步研究表明，質子的性質和氫原子核的性質完全相同，所以質子就是氫原子核.三.質子和中子的發(fā)現(xiàn)

1.質子的發(fā)現(xiàn)1919年，盧瑟福用α10同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質子。------質子是原子核的組成部分。原子核是否只是由質子組成呢？核的質量質子質量核的電量質子電量？盧瑟福進而猜想原子核內存在不帶電的中子，這一猜想被他的學生查德威克用實驗證實，并得到公認．>同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質子。----112.中子的發(fā)現(xiàn)1.盧瑟福的預言2.1932年英國物理學家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子3.2.中子的發(fā)現(xiàn)1.盧瑟福的預言12四.原子核的組成1.原子核的組成:質子和中子2.原子核中的三個整數(shù):(1)核子數(shù):質子和中子質量相差很小,統(tǒng)稱為核子.質子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù).(2)電荷數(shù)(z):原子核所帶的電核總是質子數(shù)的整數(shù)倍,用這個整數(shù)表示電荷量.(3)質量數(shù)(A):原子核的質量等于質子和中子的質量和,所以原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數(shù)倍,這個整數(shù),叫質量數(shù).3.原子核中的兩個等式:(1)核電荷數(shù)=質子數(shù)=元素的原子序數(shù)=荷外電子數(shù)(2)質量數(shù)=核子數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù)四.原子核的組成1.原子核的組成:質子和中子13X表示

元素符號Z表示

質子數(shù)A表示

質量數(shù)X表示

元素符號Z表示

質子數(shù)A表示

質量數(shù)144.同位素:如質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，（質量數(shù)當然不同），則互為同位素。4.同位素:如質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，（質量數(shù)當然不同），15氘和氚是氫的同位素，關于氫、氘、氚的原子，下列說法哪個正確？（1）具有相同的質子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；（2）具有不同的質子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；（3）具有相同的質子數(shù)、不同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；（4）具有相同的質子數(shù)、相同的中子數(shù)、不同的電子數(shù)．氘和氚是氫的同位素，關于氫、氘、氚的原子，下列說法哪個正確？1619.2《放射性元素

的衰變》19.2《放射性元素

的衰變》17教學目標

1、知識與技能（1）知道放射現(xiàn)象的實質是原子核的衰變；（2）知道兩種衰變的基本性質，并掌握原子核的衰變規(guī)律；（3）理解半衰期的概念。2、過程與方法（1）能夠熟練運用核衰變的規(guī)律寫出核的衰變方程式；（2）能夠利用半衰期來進行簡單計算（課后自學）。教學目標1、知識與技能183、情感、態(tài)度與價值觀：通過傳說的引入，對學生進行科學精神與唯物史觀的教育，不斷的設疑培養(yǎng)學生對科學孜孜不倦的追求，從而引領學生進入一個美妙的微觀世界。教學重點：原子核的衰變規(guī)律及半衰期。教學難點：半衰期描述的對象。教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備。3、情感、態(tài)度與價值觀：19回顧：三種放射性射線的性質三種射線

、、三種射線的性質：最弱最強c光子較弱較弱接近c電離本領貫穿本領速率組成物質射線射線種類氦核電子最強最弱回顧：三種放射性射線的性質三種射線、、最弱最強c光20一、原子核的衰變2.衰變遵循的原則：質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。原子核放出α粒子或β粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。1.原子核的衰變：我們把原子核由于放出某種粒子而轉變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儯╠ecay）．

一、原子核的衰變2.衰變遵循的原則：質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。21（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．

3.原子核衰變的分類:（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．3.原子核22（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．

3.原子核衰變的分類:（2）β衰變:原子核放出β粒子的衰變叫做β衰變．

（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．3.原子核23思考與討論原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？

思考與討論原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？24（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．

3.原子核衰變的分類:（2）β衰變:原子核放出β粒子的衰變叫做β衰變．

（3）γ衰變:伴隨射線或射線產生.（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．3.原子核25注意：1、放射性元素衰變不可能有單獨的γ衰變！2、衰變后元素的化學性質發(fā)生了變化，即：生成了新的原子核！注意：1、放射性元素衰變不可能有單獨的γ衰變！26例：

經過一系列衰變和衰變后，可以變成穩(wěn)定的元素鉛206，問這一過程衰變和衰變次數(shù)？解：設經過x次衰變，y次衰變238＝206＋4x92=82+2x-yx＝8y＝6例：經過一系列衰變和衰變后，可以變成穩(wěn)定的元素鉛227釷232經過6次衰變和4次衰變后變成一種穩(wěn)定的元素，這種元素是什么？它的質量數(shù)是多少？它的原子序數(shù)是多少？練習：釷232經過6次衰變和4次衰變后變成一種穩(wěn)定的元素，這種28二、半衰期1、半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。放射性元素的剩余質量與原有質量的關系：二、半衰期1、半衰期放射性元素的剩余質量與原有質量的關系292、不同的放射性元素，半衰期不同例如：氡222衰變?yōu)獒?18的半衰期為3.8天鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年鈾238衰變?yōu)殁Q234的半衰期長達4.5×109年2、不同的放射性元素，半衰期不同例如：303、半衰期的計算例：已知釷234的半衰期是24天，1g釷經過120天后還剩多少？計算表達式:放射性元素的剩余質量與原有質量的關系：3、半衰期的計算例：已知釷234的半衰期是24天，1g釷經過31練習1.鉍210的半衰期是5天，經過多少天后，20g鉍還剩1.25g?2.10克鐳226變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，有人說：經過1620年有一半鐳發(fā)生衰變，還有鐳（226）5克，再經過1620年另一半鐳也發(fā)生了衰變，鐳226就沒有了，對嗎？為什么？練習1.鉍210的半衰期是5天，經過多少天后，20g鉍還剩132(1)“單個的微觀事件是不可預測的”，所以，放射性元素的半衰期，描述的是統(tǒng)計規(guī)律。(2)半衰期的長短由核內部自身的因素決定，跟所處的化學狀態(tài)和外部條件都沒有關系。4、注意：(1)“單個的微觀事件是不可預測的”，所以，放射性元素的半衰33五、應用1、人們利用地殼巖石中存在的微量的放射性元素的衰變規(guī)律，測定地球的年齡為46億年。地殼有一部漫長的演變歷史，一部不斷變化、不斷發(fā)展的歷史。2、碳14測年技術，14C是具有放射性的碳的同位素，能夠自發(fā)的進行β衰變，變成氮。五、應用1、人們利用地殼巖石中存在的微量的放射性元素的衰變規(guī)34一、原子核的衰變2.衰變原則：質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。1.原子核的衰變：我們把原子核由于放出某種粒子而轉變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儯╠ecay）．（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．

（2）β衰變:原子核放出β粒子的衰變叫做β衰變．

（3）γ衰變:總是伴隨射線或射線產生.二、半衰期1、半衰期:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。2、不同的放射性元素，半衰期不同放射性元素衰變的快慢是核內部自身因素決定。課堂總結放射性元素半衰變是一個統(tǒng)計規(guī)律。一、原子核的衰變2.衰變原則：質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。1.原35判斷古生物年代常用14C定年法。若干萬年以前，始祖鳥通過攝食，吸收了植物中含有14C的營養(yǎng)物質，死亡后不再吸收。隨著年代的推移，其體內14C的含量為現(xiàn)代鳥的，已知地表中14C的含量基本不變，14C的半衰期為T年，試判斷始祖鳥距今年代為：ABCD2高考題回顧：判斷古生物年代常用14C定年法。若干萬年以前，始祖鳥通過攝食36高考題回顧：1．圖中P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成a、b、c三束，以下判斷正確的是A．a為α射線、b為β射線B．a為β射線、b為γ射線C．b為γ射線、C為α射線D．b為α射線、C為γ射線BC高考題回顧：1．圖中P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的372002年上海10．完成核反應方程：Th→Pa＋

。衰變?yōu)榈陌胨テ谑?.2分鐘，則64克經過6分鐘還有

克尚未衰變。2高考題回顧：2002年上海10．完成核反應方程：Th→P38例題分析為測定某水庫的存水量，將一瓶放射性同位素溶液倒入水庫中，已知這杯溶液每分鐘衰變8×107次，這種同位素半衰期為2天，該放射性同位素溶液在較短時間內與水庫中水混合均勻.10天后從水庫取出1m3的水，并測得每分鐘衰變10次，求水庫的存水量為多少？2.5×105m3例題分析為測定某水庫的存水量，將一瓶放射性同位素溶液倒入水庫39例題分析例題：本題中用大寫字母代表原子核，E經α衰變成為F，再經β衰變成為G，再經α衰變成為H。上述系列衰變可記為下式：另一系列衰變如下：已知P和F是同位素，則（）A.Q和G是同位素，R和H是同位素B.R和E是同位素，S和F是同位素C.R和G是同位素，S和H是同位素D.Q和E是同位素，R和F是同位素B例題分析例題：本題中用大寫字母代表原子核，E經α衰變成為F，40例題分析例題：在垂直于紙面的勻強磁場中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運動軌跡分別如圖中a、b所示，由圖可以知（）A.該核發(fā)生的α衰變B.該核發(fā)生的β衰變C.磁場方向一定垂直紙面向里D.磁場方向向里還是向外不能判定BDab例題分析例題：在垂直于紙面的勻強磁場中，有一原來靜止的原子核4119.3《探測射線

的方法》19.3《探測射線

的方法》42教學目標

1、知識與技能（1）知道放射線的粒子與其他物質作用時產生的一些現(xiàn)象；（2）知道用肉眼不能直接看到的放射線可以用適當?shù)膬x器探測到；（3）了解云室、氣泡室和計數(shù)器的簡單構造和基本原理。2、過程與方法（1）能分析探測射線過程中的現(xiàn)象；（2）培養(yǎng)學生運用已知結論正確類比推理的能力。教學目標1、知識與技能433、情感、態(tài)度與價值觀（1）培養(yǎng)學生認真嚴謹?shù)目茖W分析問題的品質；（2）從知識是相互關聯(lián)、相互補充的思想中，培養(yǎng)學生建立事物是相互聯(lián)系的唯物主義觀點；（3）培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題的能力。教學重點：根據(jù)探測器探測到的現(xiàn)象分析、探知各種運動粒子。教學難點（1）探測器的結構與基本原理。（2）如何觀察實驗現(xiàn)象,并根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析粒子的帶電、動量、能量等特性，從而判斷是何種射線，區(qū)分射線的本質是何種粒子。教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：（1）掛圖，實驗器材模型，課件等；（2）多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。3、情感、態(tài)度與價值觀44天然放射現(xiàn)象射線射線射線電離能力貫穿能力速度成分氦原子核高速電子流高能量電磁波1/10光速接近光速光速弱較強很強很容易較弱更小天然放射現(xiàn)象電離能力貫穿能力速度成分氦原子核高速高能量1/1451、粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和汽會產生云霧，過熱液體會產生氣泡2、使照相底片感光3、使熒光物質產生熒光射線中的粒子與其它物質作用會產生的現(xiàn)象：1、粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和汽會產生云46一、威爾遜云室：構造：一個圓筒狀容器，低部可以上下移動，上蓋是透明的，內有干凈空氣實驗時，加入少量酒精，使酒精蒸汽達到過飽和狀態(tài)。利用射線的電離本領一、威爾遜云室：構造：一個圓筒狀容器，低部可以上下移動，上蓋47a射線在云室中的徑跡：直而粗原因：a粒子質量大，不易改變方向，電離本領大，沿涂產生的粒子多?射線在云室中的徑跡：比較細，而且常常彎曲原因：粒子質量小，跟氣體碰撞易改變方向，電離本領小，沿途產生的離子少a射線在云室中的徑跡：直而粗?射線在云室中的徑跡：比較細，而48二、氣泡室-----高能物理實驗的最風行的探測設備

氣泡室是由一密閉容器組成，容器中盛有工作液體二、氣泡室-----高能物理實驗的最風行的探測設備氣泡室是49液體在特定的溫度和壓力下進行絕熱膨脹，由于在一定的時間間隔內（例如50ms）處于過熱狀態(tài)，液體不會馬上沸騰，這時如果有高速帶電粒子通過液體，在帶電粒子所經軌跡上不斷與液體原子發(fā)生碰撞而產生低能電子，因而形成離子對，這些離子在復合時會引起局部發(fā)熱，從而以這些離子為核心形成胚胎氣泡，經過很短的時間后，胚胎氣泡逐漸長大，就沿粒子所經路徑留下痕跡。如果這時對其進行拍照，就可以把一連串的氣泡拍攝下來，從而得到記錄有高能帶電粒子軌跡的底片。照相結束后，在液體沸騰之前，立即壓縮工作液體，氣泡隨之消失，整個系統(tǒng)就很快回到初始狀態(tài)，準備作下一次探測。液體在特定的溫度和壓力下進行絕熱膨脹，由于在一定的時間間隔內50氣泡室中帶電粒子的徑跡氣泡室的優(yōu)點：它的空間和時間分辨率高；工作循環(huán)周期短，本底干凈、徑跡清晰，可反復操作。但也有不足之處：那就是掃描和測量時間還嫌太長；體積有限，而且甚為昂貴，氣泡室中帶電粒子的徑跡氣泡室的優(yōu)點：51三、蓋革-米勒計數(shù)器一種能自動把放射微粒計數(shù)出來的儀器，利用了射線的電離本領三、蓋革-米勒計數(shù)器一種能自動把放射微粒計數(shù)出來的儀器，利用5219.4《放射性的

應用與防護》19.4《放射性的

應用與防護》53教學目標

1、知識與技能（1）知道什么是核反應，會寫出人工轉變方程；（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物質的主要不同點；（3）了解放射性在生產和科學領域的應用；（4）知道放射性污染及其對人類和自然產生的嚴重危害，了解防范放射線的措施，建立防范意識。2、過程與方法：滲透和安全地開發(fā)利用自然資源的教育。3、情感、態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)學生收集信息、應用已有知識、處理加工信息、探求新知識的能力。教學重點：人工轉變的兩個核反應方程及反應過程中遵循的規(guī)律。教學難點：人工轉變的兩個核反應方程及反應過程中遵循的規(guī)律教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：（1）掛圖，實驗器材模型，課件等；（2）多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。教學目標1、知識與技能54

雖然放射線看不見，但是我們可以根據(jù)一些現(xiàn)象來探知放射線的存在，這些現(xiàn)象主要是：探測射線的方法1、使氣體電離2、使照相底片感光3、使熒光物質產生熒光雖然放射線看不見，但是我們可以根據(jù)一些現(xiàn)象來探55威耳孫云室觀察威耳孫云室的結構，研究射線在云室中的徑跡：

射線徑跡徑跡的長短和粗細可以知道粒子的性質；粒子軌跡的彎曲方向可以知道粒子帶電的正負．

射線徑跡威耳孫云室觀察威耳孫云室的結構，研究射線在云室中的徑跡：56

氣泡室里裝的是液體，控制室內的溫度和壓強，使室內的溫度略低于液體的沸點，當氣泡室的壓強突然降低時，液體的沸點降低因此液體過熱，在通過室內射線粒子周圍就有氣泡形成．通過照片上記錄的情況，可以分析粒子的帶電、動量、能量等情況．氣泡室氣泡室里裝的是液體，控制室內的溫度和壓強，使室57

德國物理學家蓋革在1928年與彌勒合作研制出的計數(shù)器用來檢測放射性是非常方便的，蓋革管的結構如圖所示：蓋革－彌勒計數(shù)器窗口陰極陽極接放大器粒子德國物理學家蓋革在1928年與彌勒合作研制出的58蓋革－彌勒計數(shù)器蓋革－彌勒計數(shù)器59四、放射性的應用與防護四、放射性的應用與防護601932年，居里夫婦用α粒子轟擊鈹，鋁，硼等元素，發(fā)現(xiàn)了前所未有的穿透性強的輻射，后來被確定為中子流。1934年，查德威克在用α粒子轟擊鈹，鋁，硼等元素，除了測到中子流外，還探測到了正電子。有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素注意：1、放射性同位素與放放射性元素一樣，都有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣。2、放射性同位素衰變可生成另一種新元素。3、可以用人工的方法得到放射性同位素。4、放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學性質。1932年，居里夫婦用α粒子轟擊鈹，61(二)、放射性同位素的應用放射性同位素在農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、和科學研究等許多方面得到了廣泛的應用．其應用是沿著利用它的射線和作為示蹤原子兩個方向展開的．放射性的應用射線應用示蹤原子探傷儀培育新種保存食物消除有害靜電消滅害蟲治療惡性腫瘤農作物檢測診斷器質性和功能性疾病生物大分子結構及功能研究(二)、放射性同位素的應用放射性同位素在農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、62放射性的應用食品保鮮棉花育種放射性同位素造影術糧食保存“放療”治療放射線測厚儀放射性食品保鮮棉花育種放射性同位素造影術糧食保存“放療”治療63放射性污染和防護過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人類和自然界產生破壞作用．20世紀人們在毫無防備的情況下研究放射性遭原子彈炸后的廣島放射性污染和防護過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人類和自64放射性污染和防護為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：檢測輻射裝置全身污染檢測儀輻射檢測系統(tǒng)輻射源的存放鈾放射性污染和防護為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，65放射性污染和防護核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄：放射性污染和防護核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放661：下列關于放射線的說法中不正確的是()A、放射線可以用來進行工業(yè)探傷．B、放射線可以使細胞發(fā)生變異．C、放射同位素可以用來做示蹤原子．D、放射線對人體無害．1：下列關于放射線的說法中不正確的是()6719.5《核力與結合能》19.5《核力與結合能》68教學目標

1、知識與技能（1）知道核力的概念、特點及自然界存在的四種基本相互作用；（2）知道穩(wěn)定原子核中質子與中子的比例隨著原子序數(shù)的增大而減小；（3）理解結合能的概念，知道核反應中的質量虧損；（4）知道愛因斯坦的質能方程，理解質量與能量的關系。2、過程與方法（1）會根據(jù)質能方程和質量虧損的概念計算核反應中釋放的核能；（2）培養(yǎng)學生的理解能力、推理能力、及數(shù)學計算能力。教學目標1、知識與技能693、情感、態(tài)度與價值觀（1）使學生樹立起實踐是檢驗真理的標準、科學理論對實踐有著指導和預見作用的能力；（2）認識開發(fā)和利用核能對解決人類能源危機的重要意義。教學重點：質量虧損及愛因斯坦的質能方程的理解。教學難點：結合能的概念、愛因斯坦的質能方程、質量與能量的關系。教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。3、情感、態(tài)度與價值觀70原子核的組成原子核是由質子和中子組成的，質子和中子統(tǒng)稱為核子．電荷數(shù)=質子數(shù)質量數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù)=核子數(shù)原子核的組成原子核是由質子和中子組成的，質子和中子統(tǒng)稱為核71

原子核的半徑約為10-15m,只相當原子半徑的萬分之一。在這么小的空間里帶正電的質子與質子間的庫侖斥力是很大，萬有引力太小，只有庫侖力的10-36。而通常原子核是穩(wěn)定的,于是核內還應有另一種力把各種核子緊緊拉在一起,此力稱為核力。核力mpmp庫侖力庫侖力萬有引力萬有引力核力核子靠什么力結合成原子核？原子核的半徑約為10-15m,72核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強大的力叫做核力．核力具有怎樣的特點呢？一、核力：核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強大的力叫做核力．核力73

2.核力是短程力。約在10-15m量級時起作用，距離大于0.8×10-15m時為引力,距離為10×10-15m時核力幾乎消失，距離小于0.8×10-15m時為斥力。3.核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數(shù)核子產生較強的引力，而不是與核內所有核子發(fā)生作用。4.核力具有電荷無關性。對給定的相對運動狀態(tài)，核力與核子電荷無關。

要真正了解核子間的相互作用還要考慮核子的組成物——夸克的相互作用。1.核力是四種相互作用中的強相互作用（強力）的一種表現(xiàn)。2.核力是短程力。約在10-15m量74除核力外原子核內還存在弱相互作用（弱力）弱力是引起中子－質子轉變的原因弱相互作用也是短程力，力程比強力更短，為10－18m，作用強度則比電磁力小。除核力外原子核內還存在弱相互作用（弱力）75二、原子核中質子與中子的比例二、原子核中質子與中子的比例76二、原子核中質子與中子的比例自然界中較輕的原子核，質子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核，中子數(shù)大于質子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。為什么會這樣呢？二、原子核中質子與中子的比例自然界中較輕的原子核，質子數(shù)與中77核越來越大，有些核子間的距離越來越遠。隨著距離的增加，核力與電磁力都會減小，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時，相距較遠的質子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩(wěn)定了。這時，如果不再成對地增加核子，而只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質子數(shù)多。核越來越大，有些核子間的距離越來越遠。隨著距離的增加，核力與78由于核力的作用范圍是有限的，如果繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會大到其間根本沒有核力的作用，這時即使再增加中子也無濟于事，這樣的核必然是不穩(wěn)定的。在宇宙演化的進程中，各種粒子有機會進行各種組合，但那些不穩(wěn)定的組合很快就瓦解了，只有200多種穩(wěn)定的原子核長久地留了下來?，F(xiàn)在觀察到的天然放射性元素，則正在瓦解之中。由于核力的作用范圍是有限的，如果繼續(xù)增大原子核，一79某一數(shù)值時某一數(shù)值時相同某一數(shù)值時某一數(shù)值時相同80由于核子間存在著強大的核力，所以核子結合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化．可見，當核子結合成原子核時要放出一定能量；原子核分解成核子時，要吸收同樣的能量．這個能量叫做原子核的結合能．三、結合能由于核子間存在著強大的核力，所以核子結合成原81結合能并不是由于核子結合成原子核而具有的能量，而是為把核子分開而需要的能量。比結合能：結合能與核子數(shù)之比，稱做為比結合能。也叫平均結合能。比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。三、結合能結合能并不是由于核子結合成原子核而具有的能量，而是為把核子分82四、質量虧損1、例題：中子的質量=1.6749×10－27Kg質子的質量=1.6726×10－27Kg中子和質子的質量和=3.3475×10－27Kg

氘核的質量=3.3436×10－27Kg質量差=0.0039×10－27Kg四、質量虧損1、例題：83四、質量虧損2、質量虧損：原子分解為核子時，質量增加；核子結合成原子核時，質量減少。原子核的質量小于組成原子核的核子的質量之和，叫做質量虧損。1、例題：四、質量虧損2、質量虧損：原子分解為核子時，質量增加；核子結84愛因斯坦質能方程

E=mc2

式中c是真空中的光速，m是物體的質量，E是物體的能量。核子在結合成原子核時出現(xiàn)的質量虧損Δm，正表明它們在互相結合過程中放出了能量ΔE=Δm·c2愛因斯坦質能方程

853、有關問題的理解和注意事項第一.核反應過程中:

核子結合成原子核時,新核質量小于核子的質量(質量虧損),同時以光子形式釋放核能;

原子核分解為核子時,需要吸收一定能量,核子的總質量大于原原子核的質量.第二.核反應過程中,質量虧損時,核子個數(shù)不虧損(即質量數(shù)守恒),可理解為組成原子核后,核內每個核子仿佛“瘦了”一些.第三.質量虧損并非質量消失,而是減少的質量m以能量形式輻射(動質量),因此質量守恒定律不被破壞.3、有關問題的理解和注意事項第一.核反應過程中:第二.核反應86第四.公式ΔE=Δm·c2的單位問題國際單位:m用“kg”C用“m/s”ΔE用“J”常用單位:m用“u(原子質量單位)”1u=1.660566×10-27kgΔE用“uc2”

1uc2=931MeV(表示1u的質量變化相當于931MeV的能量改變)P39問題與練習3.第四.公式ΔE=Δm·c2的單位問題國際單位:m87當然，2.19MeV的能量的絕對數(shù)量并不算大，但這只是組成1個氘核所放出的能量．如果組成的是6.02×1023個氘核時，放出的能量就十分可觀了．與之相對照的是，使1摩的碳完全燃燒放出的能量為393.5×103J．折合為每個碳原子在完全燃燒時放出的能量只不過4eV．若跟上述核反應中每個原子可能放出的能量相比，兩者相差數(shù)十萬倍．第五.核反應中釋放或吸收的能量比化學反應中釋放或吸收的能量大好幾個數(shù)量級.當然，2.19MeV的能量的絕對數(shù)量并不算大，但這只是組成188選修3-5：第19章《原子核》課件89課堂練習:(1)試證明，1原子質量單位u相當于931.50MeV的能量．1u=1.6606×-27kg，光速c=2.9979×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．(2)碳原子的質量是12.000000u，可以看做是由6個氫原子(質量是1.007825u)和6個中子組成的．求核子結合成碳原子核時釋放的能量．(在計算中可以用碳原子的質量代替碳原子核的質量，用氫原子的質量代替質子的質量，因為電子的質量可以在相減過程中消去．)課堂練習:(1)試證明，1原子質量單位u相當于931.5090選修3-5：第19章《原子核》課件9119.6《重核的裂變》19.6《重核的裂變》92教學目標1、知識與技能（1）知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；（2）知道什么是鏈式反應；（3）會計算重核裂變過程中釋放出的能量；（4）知道什么是核反應堆。了解常用裂變反應堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點。2、過程與方法（1）通過對核子平均質量與原子序數(shù)關系的理解，培養(yǎng)學生的邏輯推理能力及應用教學圖像處理物理問題的能力；（2）通過讓學生自己閱讀課本，查閱資料，培養(yǎng)學生歸納與概括知識的能力和提出問題的能力。教學目標1、知識與技能933、情感、態(tài)度與價值觀（1）激發(fā)學生熱愛科學、探求真理的激情，樹立實事求是的科學態(tài)度，培養(yǎng)學生基本的科學素養(yǎng)，通過核能的利用，思考科學與社會的關系；（2）通過教學，讓學生認識到和平利用核能及開發(fā)新能源的重要性；（3）確立世界是物質的，物質是運動變化的，而變化過程必然遵循能量守恒的觀點。教學重點：鏈式反應及其釋放核能的計算；重核裂變的核反應方程式的書寫。教學難點：通過核子平均質量與原子序數(shù)的關系，推理得出由質量數(shù)較大的原子核分裂成質量數(shù)較小的原子核釋放能量這一結論。教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。3、情感、態(tài)度與價值觀94鈾核裂變的產物是多種多樣的，有時裂變?yōu)殡╔e)和鍶(Sr),有時裂變?yōu)殇^（Ba）和氪（Kr）或者銻（Sb）和鈮（Nb），同時放出2～3個中子。鈾核還可能分裂成三部分或四部分，不過這種情形比較少見。鈾核裂變的產物是多種多樣的，有時裂變?yōu)殡╔95鈾核裂變的許多可能的核反應中的一個是：92235u+01n→3890sr+54136xe+1001n鈾核裂變的許多可能的核反應中的一個是：96在這個反應中釋放的能量可以計算如下：裂變以前：U235.0439un1.0087u236.0526u裂變以后：Sr89.9077uXe135.9072u10n10.0867u235.9016u反應過程中質量減少了△m=0.1510u.在這個反應中釋放的能量可以計算如下：裂變以前：裂變以后：反應97反應中釋放的能量：△E=△mc2=141兆電子伏說明：如果1克鈾全部裂變，它放出的能量就相當于2500噸優(yōu)質煤完全燃燒時放出的化學能。反應中釋放的能量：98

鈾核裂變時，同時釋放出2～3個中子，如果這些中子再引起其他U235核裂變，就可使裂變反應不斷地進行下去，這種反應叫做鏈式反應。

鈾核裂變時，同時釋放出2～3個中子，如果這些中子99

核反應堆：

石墨作用：作減速劑

鎘棒作用：控制鏈式反應速度

水泥防護層作用：防止鈾核裂變產物發(fā)出各種射線對人體危害核反應堆：

石墨作用：作減速劑10019.7《核聚變》19.7《核聚變》101教學目標1、知識與技能（1）了解聚變反應的特點及其條件；（2）了解可控熱核反應及其研究和發(fā)展；（3）知道輕核的聚變能夠釋放出很多的能量,如果能加以控制將為人類提供廣闊的能源前景。2、過程與方法：通過讓學生自己閱讀課本，培養(yǎng)他們歸納與概括知識的能力和提出問題的能力3、情感、態(tài)度與價值觀（1）通過學習，使學生進一步認識導科學技術的重要性，更加熱愛科學、勇于獻身科學；（2）認識核能的和平利用能為人類造福，但若用于戰(zhàn)爭目的將給人類帶來災難，希望同學們努力學習，為人類早日和平利用核聚變能而作出自己的努力。教學重點:聚變核反應的特點。聚變反應的條件。教學方法:教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。教學目標1、知識與技能102復習:1、在原子核反應產生的核能怎樣計算？E=mc2

?E=?mc21u=951.5MeV2、怎樣理解核反應中的質量守恒與質量虧損。復習:1、在原子核反應產生的核能怎樣計算？E=mc2?103新課教學一、輕核聚變某些輕核結合成質量較大的核的核反應過程，同時放出大量的核能。例：1、輕核聚變的條件：核子要距離十分近加熱高溫熱核反應幾百萬度高溫新課教學一、輕核聚變某些輕核結合成質量較大的核的核1042、熱核反應的優(yōu)點：（1）熱核反應釋放的能量比裂變大得多。（2）反應后的廢物較易處理。（3）原料易得。2、熱核反應的優(yōu)點：（1）熱核反應釋放的能量比裂變大得多。（105例1、已知氘核質量為2.0136u，中子質量為1.0087u核的質量為3.0150u。求：（1）寫出兩個氘核聚變成的核反應方程式（2）計算上述核反應中釋放的核能。23He23He【分析】算出核反應中的質量虧損，利用愛因斯坦質能方程即可求出反應釋放的核能。解答：（1）（2）由題給條件可求得質量虧損為：Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u∴釋放的核能為ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV例1、已知氘核質量為2.0136u，中子質量為1.0087u106靜止在勻強磁場中的原子核，俘獲一個速度為7.7×104m/s的中子而發(fā)生核反應放出α粒子后變成一個新原子核，已知中子速度方向與磁場方向垂直，測得α粒子速度為：2×104m/s，方向與中子速度方向相同，求：（1）生成的新核是什么？寫出核反應方程式。（2）生成的新核的速度大小和方向。（3）若α粒子與新核間相互作用不計，則二者在磁場中運動軌道半徑之比及周期之比各為多少？6Li3解：（1）寫出核反應方程式生成的新核是氚核例2、靜止在勻強磁場中的107（2）由動量守恒定律mnvn=mαvα+mHvHvn=7.7×104m/svα=2×104m/s∴VH=(mnvn-mαvα)/mH=(1×7.7×104-4×2×104)／3=-1.0×103m/s方向與中子方向相反（3）由r=mv/qB∝mv/qrα:rH=mαvα/qα

：mHvH/qH

=（4×2／2

）:（3×0.1）=40:3T=2πm/qB∝m/qTα:TH=4/2:3/1=2:3（2）由動量守恒定律mnvn=mαvα+108靜止在勻強磁場中的核，沿與磁場垂直的方向射出一個α粒子后，變成鈾的一種同位素核，同時釋放能量為0.09MeV光子。核的質量為238.99965u，鈾核質量為234.99347u，α粒子的質量為4.001509u，1u=1.660566×10-27

kg）若不計光子的動量，求：（1）鈾核與α粒子回轉半徑之比RU∶Rα；（2）α粒子的動能為多少？239

Pu94239

Pu94解：（1）射出α粒子的過程中動量守恒239

Pu940=mUvU-mαvα(1)由帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式得RU=mUvU/qUBRα=mαvα/qαB（2）由(1)(2)得RU/Rα=qα/qU=2/92=1/46例9.靜止在勻強磁場中的109（2）核反應中釋放的核能為ΔE=Δmc2=(238.999655-234.99347-4.001509)×931.5=4.356MeV由能的轉化和守恒定律知EkU+Ekα=ΔE-0.09=4.266MeV∵pU=pα∴由EK=1/2·mv2=p2/2mEKU/EKα=mα/mU=4/235∴α粒子的動能為EKα=(EkU+Ekα)×mU／(mα+mU)=4.266×235／239=4.195(MeV)（2）核反應中釋放的核能為ΔE=Δmc2=(238.911004年廣東5中子n、質子p、氘核D的質量分別為現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應的方程為 若分解后中子、質子的動能可視為相等，則中子的動能是（）A.B.C.D.C04年廣東5中子n、質子p、氘核D的質量分別為1111．下列說法中正確的是 （）A．質子與中子的質量不等，但質量數(shù)相等B．兩個質子間，不管距離如何，核力總是大于庫侖力C．同一種元素的原子核有相同的質量數(shù)，但中子數(shù)可以不同D．除萬有引力外，兩個中子之間不存在其它相互作用力A03年江蘇高考1

1．下列說法中正確的是 （）A03年11219.8《粒子和宇宙》19.8《粒子和宇宙》113教學目標

1、知識與技能（1）了解構成物質的“基本粒子”及粒子物理的發(fā)展史；（2）初步了解宇宙的演化過程及宇宙與粒子的和諧統(tǒng)一。2、過程與方法（1）感知人類（科學家）探究宇宙奧秘的過程和方法；（2）能夠突破傳統(tǒng)思維重新認識客觀物質世界。3、情感、態(tài)度與價值觀（1）讓學生真正感受到自然的和諧統(tǒng)一并深知創(chuàng)建和諧社會的必要性；（2）培養(yǎng)學生的科學探索精神。教學目標1、知識與技能114教學重點：了解構成物質的粒子和宇宙演化過程教學難點：各種微觀粒子模型的理解教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：（1）Internet網絡素材、報刊雜志、影視媒體等；（2）多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件（基于網絡環(huán)境）播放等。教學重點：了解構成物質的粒子和宇宙演化過程115第十九章原子核第八節(jié)粒子和宇宙第十九章原子核第八節(jié)粒子和宇宙116比比誰小

分子由______構成，不同原子構成_______分子，相同原子構成_______分子。原子是由位于中心的_______和核外高速旋轉的______構成的。（電子帶___電，原子核帶___電）原子核是由_____和_____構成的。（質子帶___電，中子_______電）質子和中子都是由_____組成的。原子化合物單質原子核電子負正質子中子不帶夸克正比比誰小分子由______構成，不同原子構成_______117蓋爾曼（夸克）蓋爾曼118道爾頓（原子）湯姆遜（電子）盧瑟福（質子）查德威克（中子）蓋爾曼（夸克）發(fā)現(xiàn)各種微粒的科學家道爾頓湯姆遜盧瑟福（質子）查德威克（中子）蓋爾曼發(fā)現(xiàn)各種微粒119一、“基本粒子”不基本一、“基本粒子”不基本120

1995美國費米國家加速器實驗室證實了頂夸克(TopQuark)的存在1995美國費米國家加速器實驗室證實了頂夸克(Top121二、發(fā)現(xiàn)新的粒子二、發(fā)現(xiàn)新的粒子122粒子的分類分類自旋泡利不相容原理統(tǒng)計規(guī)律費米子(電子質子中子各種重子)半整數(shù)1/2，3/2，…服從費米—狄拉克統(tǒng)計分布玻色子(光子介子K介子、介子)

整數(shù)0或1等不服從玻色—愛因斯坦統(tǒng)計分布1.按自旋分類2.共振態(tài)粒子—壽命極短（約10-23s）粒子的分類分類自旋泡利不相容原理統(tǒng)計規(guī)律費米子半整數(shù)服從費米123萬有引力電磁力弱相互作用強相互作用引力子＋光子＋＋輕子＋＋＋強子＋＋＋＋4.按相互作用分類(＋——參與)正、反粒子物理量的絕對值都相同，但某些物理量(如電荷、磁矩等)的符號相反。引力子自旋應為2、靜止質量和電荷為零，以光速運動。光子自旋為1，是玻色子3.正粒子、反粒子萬有引力電磁力弱相互作用強相互作用引力子＋光子＋＋輕子＋＋＋124分類正反粒子自旋電荷量e重子數(shù)B輕子數(shù)壽命10-6s輕子電子μ子τ子1/2-1+1-1+1-1+10000-1+1穩(wěn)定2.2<2.3中微子穩(wěn)定輕子（共12種）中微子系中性粒子，質量為零，只參與弱相互作用。說明分類正反粒子自旋電荷量重子數(shù)B輕子數(shù)壽命10-6s輕子電子125分類粒子名稱自旋介子、、K介子等整數(shù)玻色子重子核子質子、中子及其反粒子1/2(Ω超子3/2)費密子超子ΩΣΛΞ超子及反粒子強子分類K介子和各種超子稱為奇異粒子。試驗中發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象

協(xié)同產生:一個超子總是和一個或幾個K介子同時產生。奇異粒子協(xié)同產生的過程極快(約為10-23s),表明是在強相互作用下進行的；而衰變過程很慢(壽命約為10-8～

10-10s)，表明是在弱相互作用下進行的。分類粒子名稱自旋介子、、K介子等整數(shù)玻色子重子126強子結構的夸克模型下夸克d上夸克u奇夸克s強子結構夸克模型(1964年)：介子（夸克和反夸克組成）重子（三個夸克組成）粲夸克c底夸克b頂夸克t強子結構的夸克模型下夸克d上夸克u奇夸127三、夸克模型三、夸克模型128例如質子奇異粒子π+介子夸克質量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+1例如質子奇異粒子π+介子1291.質子(uud)電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋同位旋夸克質量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+11.質子電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋同位旋夸克質量電荷自旋重子數(shù)同1302.奇異粒子（uus）電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋夸克質量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+12.奇異粒子電荷重子數(shù)奇異數(shù)自旋夸克質量電荷自旋重子數(shù)同位131夸克質量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+11/31/2-1/31/203.π+介子重子數(shù)電荷奇異數(shù)自旋同位旋分量夸克質量電荷自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)132類別相對強度力程(m)作用時間(s)參與離子強作用1<10-1510-23強子電磁作用~10-2長程10-20~

10-16強子輕子光子弱作用~10-13<10-17~10-8強子輕子引力作用~10-39長程一切物質四種基本相互作用1.四種基本相互作用的性質類別相對強度力程(m)作用時間(s)參與離子強作用1<10133相互作用是通過交換一定粒子實現(xiàn)的作用類型引力作用電磁作用弱作用強作用交換粒子引力子光子玻色子(W+、W–Z0粒子)膠子

引力子尚未被實驗證實

弱電統(tǒng)一理論:電磁相互作用和弱相互作用被看作是一種相互作用。大統(tǒng)一理論試圖將強、電、弱三種相互作用統(tǒng)一起來。相互作用是通過交換一定粒子實現(xiàn)的作用類型引力作用電磁作用弱作1341983年，魯比亞實驗組在高能質子—反質子對撞試驗中發(fā)現(xiàn)了W+、W-和Z0粒子。為60年代提出的弱電統(tǒng)一理論提供了實驗上的支持。歐洲核子中心高能質子同步加速器上的UAI探測器1983年，魯比亞實驗組在高能質子—反質子對撞試驗中發(fā)現(xiàn)了W135四、宇宙的演化四、宇宙的演化136宇宙——從何而來？大爆炸理論(TheBigBangTheory)宇宙從一個“奇點”爆炸產生大爆炸是在無限的宇宙各處同時產生時間的零點宇宙——從何而來？大爆炸理論(TheBigBangT137早在1929年，埃德溫·哈勃作出了一個具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)，即不管你往哪個方向看，遠處的星系正急速地遠離我們而去。換言之，宇宙正在不斷膨脹。這意味著，在早先星體相互之間更加靠近。事實上，似乎在大約100億至200億年之前的某一時刻，它們剛好在同一地方，所以哈勃的發(fā)現(xiàn)暗示存在一個叫做大爆炸的時刻，當時宇宙無限緊密。1950年前后，伽莫夫第一個建立了熱大爆炸的觀念。這個創(chuàng)生宇宙的大爆炸不是習見于地球上發(fā)生在一個確定的點，然后向四周的空氣傳播開去的那種爆炸，而是一種在各處同時發(fā)生，從一開時就充滿整個空間的那種爆炸，爆炸中每一個粒子都離開其它每一個粒子飛奔。事實上應該理解為空間的急劇膨脹。"整個空間"可以指的是整個無限的宇宙，或者指的是一個就象球面一樣能彎曲地回到原來位置的有限宇宙。根據(jù)大爆炸宇宙論，甚早期的宇宙是一大片由微觀粒子構成的均勻氣體，溫度極高，密度極大，且以很大的速率膨脹著。這些氣體在熱平衡下有均勻的溫度。這統(tǒng)一的溫度是當時宇宙狀態(tài)的重要標志，因而稱宇宙溫度。氣體的絕熱膨脹將使溫度降低，使得原子核、原子乃至恒星系統(tǒng)得以相繼出現(xiàn)。大爆炸宇宙論早在1929年，埃德溫·哈勃作出了一個具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)，138從1948年伽莫夫建立熱大爆炸的觀念以來，通過幾十年的努力，宇宙學家們?yōu)槲覀児串嫵鲞@樣一部宇宙歷史：大爆炸開始時150－200億年前，極小體積，極高密度，極高溫度。大爆炸后10-43秒宇宙從量子背景出現(xiàn)。大爆炸后10-35秒同一場分解為強力、電弱力和引力。大爆炸后10-5秒10萬億度，質子和中子形成。大爆炸后0.01秒1000億度，光子、電子、中微子為主，質子中子僅占10億分之一，熱平衡態(tài)，體系急劇膨脹，溫度和密度不斷下降。大爆炸后0.1秒后300億度，中子質子比從1.0下降到0.61。大爆炸后1秒后100億度，中微子向外逃逸，正負電子湮沒反應出現(xiàn)，核力尚不足束縛中子和質子。大爆炸后13.8秒后30億度，氘、氦類穩(wěn)定原子核（化學元素）形成。大爆炸后35分鐘后3億度，核過程停止，尚不能形成中性原子。大爆炸后30萬年后3000度，化學結合作用使中性原子形成，宇宙主要成分為氣態(tài)物質，并逐步在自引力作用下凝聚成密度較高的氣體云塊，直至恒星和恒星系統(tǒng)。從1948年伽莫夫建立熱大爆炸的觀念以來，通過幾十年的努力，139五、恒星的演化五、恒星的演化140粒子物理和宇宙學殊途同歸粒子物理和宇宙學殊途同歸14117．(2004天津)中子內有一個電荷量為+2e/3

的上夸克和兩個電荷量為的-1e/3下夸克，一簡單模型是三個夸克都在半徑為r的同一圓周上，如圖1所示。圖2給出的四幅圖中，能正確表示出各夸克所受靜電作用力的是:A．B．C．D．17．(2004天津)中子內有一個電荷量為+2e/3的上142選修3-5：第19章《原子核》課件143再見再見144高中物理新人教版

選修３-5系列課件高中物理新人教版

選修３-5系列課件145第十九章

《原子核》第十九章

《原子核》14619.1《原子核的組成》19.1《原子核的組成》147教學目標1、知識與技能（1）了解天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律；（2）知道三種射線的本質，以及如何利用磁場區(qū)分它們；（3）知道原子核的組成，知道核子和同位素的概念。2、過程與方法（1）通過觀察，思考，討論，初步學會探究的方法；（2）通過對知識的理解，培養(yǎng)自學和歸納能力。3、情感、態(tài)度與價值觀（1）樹立正確的，嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度；（2）樹立辨證唯物主義的科學觀和世界觀。教學重點：天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律，原子核的組成。教學難點：知道三種射線的本質，以及如何利用磁場區(qū)分它們教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備教學目標1、知識與技能1481.放射性和放射性元素:1896年，法國物理學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光，物質發(fā)射射線的性質稱為放射性．具有發(fā)射性的元素稱為放射性元素．2.天然放射性現(xiàn)象:元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象．一、天然放射現(xiàn)象1.放射性和放射性元素:一、天然放射現(xiàn)象149鋇鈾云母翠砷銅鈾礦斜水鉬鈾礦鈾鈣石礦鋇鈾云母翠砷銅鈾礦斜水鉬鈾礦鈾鈣石礦150放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性．放大了1000倍的鈾礦石天然放射現(xiàn)象放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于151選修3-5：第19章《原子核》課件152天然放射現(xiàn)象射線射線射線電離能力貫穿能力速度成分氦原子核高速電子流高能量電磁波1/10光速接近光速光速弱較強很強很容易較弱更小閱讀課文填寫表格：天然放射現(xiàn)象電離能力貫穿能力速度成分氦原子核高速高能量1/1153三.質子和中子的發(fā)現(xiàn)

1.質子的發(fā)現(xiàn)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，得到了質子。經過研究證明，質子帶正電荷，其電量和一個電子的電量相同，它的質量等于一個電子質量的1836倍.進一步研究表明，質子的性質和氫原子核的性質完全相同，所以質子就是氫原子核.三.質子和中子的發(fā)現(xiàn)

1.質子的發(fā)現(xiàn)1919年，盧瑟福用α154同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質子。------質子是原子核的組成部分。原子核是否只是由質子組成呢？核的質量質子質量核的電量質子電量？盧瑟福進而猜想原子核內存在不帶電的中子，這一猜想被他的學生查德威克用實驗證實，并得到公認．>同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質子。----1552.中子的發(fā)現(xiàn)1.盧瑟福的預言2.1932年英國物理學家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子3.2.中子的發(fā)現(xiàn)1.盧瑟福的預言156四.原子核的組成1.原子核的組成:質子和中子2.原子核中的三個整數(shù):(1)核子數(shù):質子和中子質量相差很小,統(tǒng)稱為核子.質子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù).(2)電荷數(shù)(z):原子核所帶的電核總是質子數(shù)的整數(shù)倍,用這個整數(shù)表示電荷量.(3)質量數(shù)(A):原子核的質量等于質子和中子的質量和,所以原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數(shù)倍,這個整數(shù),叫質量數(shù).3.原子核中的兩個等式:(1)核電荷數(shù)=質子數(shù)=元素的原子序數(shù)=荷外電子數(shù)(2)質量數(shù)=核子數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù)四.原子核的組成1.原子核的組成:質子和中子157X表示

元素符號Z表示

質子數(shù)A表示

質量數(shù)X表示

元素符號Z表示

質子數(shù)A表示

質量數(shù)1584.同位素:如質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，（質量數(shù)當然不同），則互為同位素。4.同位素:如質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，（質量數(shù)當然不同），159氘和氚是氫的同位素，關于氫、氘、氚的原子，下列說法哪個正確？（1）具有相同的質子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；（2）具有不同的質子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；（3）具有相同的質子數(shù)、不同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；（4）具有相同的質子數(shù)、相同的中子數(shù)、不同的電子數(shù)．氘和氚是氫的同位素，關于氫、氘、氚的原子，下列說法哪個正確？16019.2《放射性元素

的衰變》19.2《放射性元素

的衰變》161教學目標

1、知識與技能（1）知道放射現(xiàn)象的實質是原子核的衰變；（2）知道兩種衰變的基本性質，并掌握原子核的衰變規(guī)律；（3）理解半衰期的概念。2、過程與方法（1）能夠熟練運用核衰變的規(guī)律寫出核的衰變方程式；（2）能夠利用半衰期來進行簡單計算（課后自學）。教學目標1、知識與技能1623、情感、態(tài)度與價值觀：通過傳說的引入，對學生進行科學精神與唯物史觀的教育，不斷的設疑培養(yǎng)學生對科學孜孜不倦的追求，從而引領學生進入一個美妙的微觀世界。教學重點：原子核的衰變規(guī)律及半衰期。教學難點：半衰期描述的對象。教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備。3、情感、態(tài)度與價值觀：163回顧：三種放射性射線的性質三種射線

、、三種射線的性質：最弱最強c光子較弱較弱接近c電離本領貫穿本領速率組成物質射線射線種類氦核電子最強最弱回顧：三種放射性射線的性質三種射線、、最弱最強c光164一、原子核的衰變2.衰變遵循的原則：質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。原子核放出α粒子或β粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。1.原子核的衰變：我們把原子核由于放出某種粒子而轉變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儯╠ecay）．

一、原子核的衰變2.衰變遵循的原則：質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。165（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．

3.原子核衰變的分類:（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．3.原子核166（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．

3.原子核衰變的分類:（2）β衰變:原子核放出β粒子的衰變叫做β衰變．

（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．3.原子核167思考與討論原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？

思考與討論原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？168（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．

3.原子核衰變的分類:（2）β衰變:原子核放出β粒子的衰變叫做β衰變．

（3）γ衰變:伴隨射線或射線產生.（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．3.原子核169注意：1、放射性元素衰變不可能有單獨的γ衰變！2、衰變后元素的化學性質發(fā)生了變化，即：生成了新的原子核！注意：1、放射性元素衰變不可能有單獨的γ衰變！170例：

經過一系列衰變和衰變后，可以變成穩(wěn)定的元素鉛206，問這一過程衰變和衰變次數(shù)？解：設經過x次衰變，y次衰變238＝206＋4x92=82+2x-yx＝8y＝6例：經過一系列衰變和衰變后，可以變成穩(wěn)定的元素鉛2171釷232經過6次衰變和4次衰變后變成一種穩(wěn)定的元素，這種元素是什么？它的質量數(shù)是多少？它的原子序數(shù)是多少？練習：釷232經過6次衰變和4次衰變后變成一種穩(wěn)定的元素，這種172二、半衰期1、半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。放射性元素的剩余質量與原有質量的關系：二、半衰期1、半衰期放射性元素的剩余質量與原有質量的關系1732、不同的放射性元素，半衰期不同例如：氡222衰變?yōu)獒?18的半衰期為3.8天鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年鈾238衰變?yōu)殁Q234的半衰期長達4.5×109年2、不同的放射性元素，半衰期不同例如：1743、半衰期的計算例：已知釷234的半衰期是24天，1g釷經過120天后還剩多少？計算表達式:放射性元素的剩余質量與原有質量的關系：3、半衰期的計算例：已知釷234的半衰期是24天，1g釷經過175練習1.鉍210的半衰期是5天，經過多少天后，20g鉍還剩1.25g?2.10克鐳226變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，有人說：經過1620年有一半鐳發(fā)生衰變，還有鐳（226）5克，再經過1620年另一半鐳也發(fā)生了衰變，鐳226就沒有了，對嗎？為什么？練習1.鉍210的半衰期是5天，經過多少天后，20g鉍還剩1176(1)“單個的微觀事件是不可預測的”，所以，放射性元素的半衰期，描述的是統(tǒng)計規(guī)律。(2)半衰期的長短由核內部自身的因素決定，跟所處的化學狀態(tài)和外部條件都沒有關系。4、注意：(1)“單個的微觀事件是不可預測的”，所以，放射性元素的半衰177五、應用1、人們利用地殼巖石中存在的微量的放射性元素的衰變規(guī)律，測定地球的年齡為46億年。地殼有一部漫長的演變歷史，一部不斷變化、不斷發(fā)展的歷史。2、碳14測年技術，14C是具有放射性的碳的同位素，能夠自發(fā)的進行β衰變，變成氮。五、應用1、人們利用地殼巖石中存在的微量的放射性元素的衰變規(guī)178一、原子核的衰變2.衰變原則：質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。1.原子核的衰變：我們把原子核由于放出某種粒子而轉變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儯╠ecay）．（1）衰變:原子核放出粒子的衰變叫做衰變．

（2）β衰變:原子核放出β粒子的衰變叫做β衰變．

（3）γ衰變:總是伴隨射線或射線產生.二、半衰期1、半衰期:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。2、不同的放射性元素，半衰期不同放射性元素衰變的快慢是核內部自身因素決定。課堂總