第五章+章末提升++原子核與基本粒子（課件）新教材高中物理選擇性必修第三冊(cè)同步導(dǎo)學(xué)案（教科版）++

原子核與基本粒子素養(yǎng)1

物理觀念——物理概念和規(guī)律的辨析一、衰變中常見問題分析1．兩種衰變3．半衰期(1)定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。(2)意義：反映放射性元素衰變的快慢。(3)影響因素：由核內(nèi)部自身的因素所決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。D二、四類核反應(yīng)的比較1．幾個(gè)重要的核反應(yīng)方程核反應(yīng)式與其相關(guān)的重要內(nèi)容質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)(1919年)盧瑟福中子的發(fā)現(xiàn)(1932年)查德威克人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)(1934年)約里奧—居里夫婦正電子的發(fā)現(xiàn)約里奧—居里夫婦重核的裂變輕核的聚變2.四類核反應(yīng)的比較衰變?nèi)斯まD(zhuǎn)變重核裂變輕核聚變典型反應(yīng)方程產(chǎn)生條件所有原子序數(shù)大于83的元素及個(gè)別小于83的元素自發(fā)進(jìn)行需要人工用高速粒子進(jìn)行誘發(fā)需要中子的轟擊和一定的臨界體積需要極高溫度，核才能獲得足夠的動(dòng)能克服庫(kù)侖斥力續(xù)表衰變?nèi)斯まD(zhuǎn)變重核裂變輕核聚變意義拉開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、中子、正電子等基本粒子和一些人工放射性同位素人類獲得新能源的一種重要途徑人類獲得新能源的一種重要途徑應(yīng)用舉例利用放射性元素的半衰期進(jìn)行文物年代鑒定等得到人工放射性同位素、作示蹤原子核電站、核潛艇、原子彈等氫彈、熱核反應(yīng)BCDAB素養(yǎng)2科學(xué)思維——守恒思想的運(yùn)用在核反應(yīng)過程中，遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量和能量守恒。在分析處理此類問題時(shí)，要善于運(yùn)用守恒思想求解，根據(jù)守恒定律列出方程，特別是在題給條件不涉及質(zhì)量虧損，或者核反應(yīng)所釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為生成的新粒子的動(dòng)能而無(wú)光子輻射的情況下，由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律可以計(jì)算出核能的變化。[典例3]兩個(gè)氘核以相等動(dòng)能Ek＝0.5MeV相向運(yùn)動(dòng)并發(fā)生正碰，產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦核，已知氘核質(zhì)量mD＝2.0136u，氦核質(zhì)量mHe＝3.0150u，中子質(zhì)量mn＝1.0087u、阿伏伽德羅常量NA＝6.0×1023mol－1,1u相當(dāng)于931.5MeV的能量。(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)計(jì)算一次核反應(yīng)釋放多少核能；[答案]3.26MeV[解析]質(zhì)量虧損為Δm＝2mD－mHe－mn＝(2×2.0136－3.0150－1.0087)u＝0.0035u釋放的能量為ΔE＝0.0035×931.5MeV≈3.26MeV。(3)若釋放的核能都轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，求中子和氦核的動(dòng)能分別為多少；[答案]3.195MeV

1.065MeV(4)若共有1kg的氘完全反應(yīng)，求放出的總能量。[答案]7.824×1013J素養(yǎng)3

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——原子物理中的STSE問題一、生活安檢[典例4]安全生活離不開安檢，近到地鐵，遠(yuǎn)到火車和飛機(jī)，都會(huì)看到安檢的存在。針對(duì)行李的安檢機(jī)工作原理與醫(yī)院里面用的CT成像原理很相似。當(dāng)行李箱通過安檢機(jī)的時(shí)候，就會(huì)在顯示屏上顯示出不同物體的輪廓，然后再根據(jù)顏色的不同，就能進(jìn)一步判斷物體大概屬于哪一類。安檢門主要是用來(lái)檢測(cè)人身上是否攜帶了金屬類管制利器的，它本質(zhì)上是一種金屬檢測(cè)儀，根據(jù)金屬的種類和大小，金屬檢測(cè)儀可以大致給出報(bào)警的金屬所在的位置和大小，且不會(huì)對(duì)身體健康造成影響?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外一些機(jī)場(chǎng)已經(jīng)配備了人體掃描儀，如圖所示，人體掃描儀能對(duì)人體實(shí)行比安檢門更詳細(xì)的檢查。人體掃描儀利用了一種毫米波段的電磁波，其頻率比可見光還低，輻射強(qiáng)度極小，成為無(wú)害安檢的理想波段。相比于金屬探測(cè)儀，人體掃描儀能識(shí)別各種金屬和非金屬。因此，一般配備了人體掃描儀的機(jī)場(chǎng)不會(huì)再額外安裝檢測(cè)金屬的安檢門。根據(jù)以上信息可知，下列說法中正確的是(

)A．安檢機(jī)是利用γ射線的穿透作用來(lái)工作的B．安檢門的金屬檢測(cè)儀是利用靜電感應(yīng)原理來(lái)探測(cè)金屬的C．人體掃描儀可能是利用紅外線反射所成的像來(lái)工作的D．人體掃描儀可能是利用某種電磁波的穿透作用來(lái)工作的[答案]

C[解析]

安檢機(jī)是利用X射線的穿透作用工作的，安檢門的金屬檢測(cè)儀是