课件26张PPT。第一节 原子核的组成第十九章 原子核 人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？ 人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的。 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性．具有发射性的元素称为放射性元素．元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象．一、天然放射现象钡铀云母翠砷铜铀矿斜水钼铀矿铀钙石矿 放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．放大了1000倍的铀矿石在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？
它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质呢？
这些射线带不带电呢？二、射线到底是什么氦原子核高速
电子流高能量
电磁波1/10光速接近光速光速弱较强很强很容易较弱更小阅读课文填写表格：放射型物质发出的射线有三种：三种射线α射线
β射线
γ射线 α射线 根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做α射线，α射线由带正电的α粒子组成.科学家们研究发现每个α粒子带的正电荷是电子电荷的2倍，α粒子质量大约等于氦原子的质量.进一步研究表明α粒子就是氦原子核.
由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住.
β射线 与α射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做β射线.研究发现β射线由带负电的粒子（β粒子）组成.进一步研究表明β粒子就是电子.
β射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板. γ射线 中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线，研究表明，γ射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的.
γ射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板. 三、原子核的组成放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构.
原子核内究竟还有什么结构？
原子核又是由什么粒子组成的呢？ 质子的发现1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核.
同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。------质子是原子核的组成部分。原子核是否只是由质子组成呢？？ 卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认．中子的发现1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电.是中性粒子.在对各种原子核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子. 原子核的表示:X表示 元素符号Z表示 质子数A表示 质量数 如质子数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为同位素。原子核的组成中子 质子 统称核子 U He H 1
14
2235
92X A
Z（核）电荷数质量数10－15m 元素符号 质子中子核子质子数核外电荷数原子序数质量数核子数中子+质子同位素12原子核的组成氢原子核(H)最简单，它就是一个质子，核外有一个电子绕着它转；
氦原子核(He)是由2个质子和2个中子组成的，核外有2个电子绕着它转；
锂原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成的，核外有3个电子分两层绕着它转；
铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成，核外有4个电子分两层绕着它转；
…… 原子核的组成各种原子核内质子的个数（核的电荷数）和核外电子的个数都相同，它也等于该种元素在元素周期表中的原子序数；
原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数，它等于该元素原子量的整数部分.
在某种核反应中，一个中子变成一个电子和一个质子.这就是原子核内没有电子，又会放出电子，产生β射线的原因.氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法哪个正确？
（1）具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；
（2）具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；
（3）具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数；
（4）具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数．
课件12张PPT。探测射线的方法1、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和蒸汽会产生云雾滴，过热液体会产生气泡。
2、使照相底片感光。
3、使荧光物质产生荧光。射线中的粒子肉眼看不见，
但与其它物质作用会产生的现象：19.3 探测射线的方法饱和蒸汽：
当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体，其对应的蒸汽是饱和蒸汽 。过饱和蒸汽：超过饱和蒸汽应有的密度而仍不液化或凝华的蒸汽。·处于过饱和状态的气体并不稳定，极易液化或凝华。如果受到扰动或出现水汽凝结时的吸附物，如尘埃等，就会部分液化或凝华而回到饱和状态。一、威尔逊云室构造：一个圆筒状容器，底部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气。原理：实验时，先往云室里加入少量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸汽，然后迅速向下拉动活塞，室内气体膨胀，温度降低，酒精蒸汽达到过饱和状态。这时如果有射线粒子在云室气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸汽就会以这些粒子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹。·威尔逊云室利用了射线的电离本领。威而逊云室?射线在云室中的径迹：直而粗。
原因：①?粒子质量大，不易改变方向。②电离本领大，沿途产生的离子多。?射线在云室中的径迹：比较细，而且常常弯曲。
原因：①?粒子质量小，跟气体 碰撞易改变方向。 ②电离本领小，沿途产生的离子少。云室中看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的轨迹，而不是射线本身（射线肉眼看不见）Γ射线一般看不到轨迹，电离本领非常小 气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢。控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点。当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点就变低，在一定的时间间隔内液体处于过热状态，但不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子（即使液体原子电离），因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的照片。照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。
物理实验气泡室.小视频二、气泡室二、气泡室-----高能物理实验的最风行的探测设备 气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作液体 ·带电粒子的径迹呈曲线是由于在磁场中受到了洛伦兹力粒子通过气泡室时的照片·气泡室利用了射线的电离本领。 当射线粒子进入管内时，它使管内的低压惰性气体电离，产生的电子在金属丝和导电圆筒形成的电场中加速。电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子。这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。演示盖革计数器1.演示盖革 计数器2.·盖革?米勒计数器利用了射线的电离本领。优点 ：①灵敏度高。 ②检测方便。缺点 ：①不能区分射线的种类。②如果同时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔小于200?s,计数器不能区分。德国物理学家盖革在1928年与弥勒合作研制出的计数论 ，又叫G-M计数器。总结
威尔逊云室中所见与气泡室中所见，均为射线的径迹，而非射线本身
盖革-米勒计数器，只能对粒子进行计数三、盖革-米勒计数器一种能自动把放射微粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领课件21张PPT。19.2《放射性元素 的衰变》教学目标 1、知识与技能
（1）知道放射现象的实质是原子核的衰变；
（2）知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；
（3）理解半衰期的概念。
2、过程与方法
（1）能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式；
（2）能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）。3、情感、态度与价值观：
通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。
教学重点：原子核的衰变规律及半衰期。
教学难点：半衰期描述的对象。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。一、衰变 原子核放出 α粒子或 β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变 α衰变：放出α粒子的衰变，如 β衰变：放出β粒子的衰变，如 1.定义：2.种类：原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒． α衰变： β衰变： 说明：
1. 中间用单箭头，不用等号；
2. 是质量数守恒，不是质量守恒;
3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。3．规律：衰变方程4. 本质： α衰变：原子核内少两个质子和两个中子 β衰变：原子核内的一个中子变成质子， 同时放出一个电子 γ射线的产生：γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的，没有γ衰变。元素的放射性与元素存在的状态无关，
放射性表明原子核是有内部结构的。说明：5．注意： 一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线。二、半衰期(T) 1.意义： 表示放射性元素衰变快慢的物理量 2.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
不同的放射性元素其半衰期不同．3.公式： 注意：(1)半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关 (2)半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的．??考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为“时钟”，来测量漫长的时间，这叫做放射性同位素鉴年法．练习1、关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（ ）A、α射线是原子核自发射出的氦核，它的电离作用最弱
B、β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力
C、γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的贯穿能力最强
D、γ射线是电磁波，它的电离作用最强C练习2：如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电
场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是（ ）BCA、a为α射线，b为β射线
B、a为β射线，b为γ射线
C、b为γ射线，c为α射线
D、b为α射线，c为γ射线练习3：由原子核的衰变规律可知 ( ) CA．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1练习4：某原子核A的衰变过程为
A β B α C,下列说法正确的是（ ）A、核A的质量数减核C的质量数等于5;
B、核A的中子数减核C的中子数等于2;
C、核A的中性原子中的电子数比原子核B的中性原子中的电子数多1;
D、核A的质子数比核C的质子数多1。 D思考： (铀)要经过几次α衰变和β衰变，才能变为 (铅)？它的中子数减少了多少？8次 α衰变，6次 β衰变，
中子数减少 22个.例2：一块氡222放在天平的左盘时，需在天平的右盘加444g砝码，天平
才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为（ ）
A．222g B．8g
C．2g D．4g
D练习：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可以判定（ ）A、该核发生的是α衰变
B、该核发生的是β衰变
C、磁场方向一定垂直于纸面向里
D、不能判定磁场方向向里还是向外abBD× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×练习：静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44：1，如图所示：则（ ）A、 α粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反
B、原来放射性元素的原子核电荷数为90
C、反冲核的核电荷数为88
D、α粒子与反冲核的速度之比为1：88R1R2ABC静止在匀强磁场中的放射性元素发生衰变后
1、放出的粒子与反冲核的动量大小相等， 方向相反
2、α粒子与反冲粒子的运动轨迹是外切圆
β粒子与反冲粒子的运动轨迹是内切圆小结：课件31张PPT。19.4《放射性的 应用与防护》教学目标 1、知识与技能
（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程；（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点；（3）了解放射性在生产和科学领域的应用；（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。
2、过程与方法：渗透和安全地开发利用自然资源的教育。
3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。
教学重点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。
教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：（1）挂图，实验器材模型，课件等；（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。卢瑟福在实验中发现，往容器Ｃ中通入氮气后，在荧光屏Ｓ上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比α粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定是在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开了原子核的大门。 一、核反应α粒子铝箔荧光屏氮气显微镜 为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的质量和电量，确认与氢核相同：带有一个单位的正电量，质量是电子质量的1800 多倍。卢瑟福把它叫做质子．质子的符号是 H 或 P
在云室里做卢瑟福实验，还可以根据径迹了解整个人工转变的过程．英国物理学家布拉凯特在所拍摄的两万多张照片的40多万条α粒子径迹中，发现了８条产生分叉的记录． 分叉情况表明，α粒子击中氮核后，生成一个新核，同时放出质子。新核的电量较大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大，电量小，故径迹细而长．根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可以写出这个发现质子的核反应方程并得知氮核放出质子后变成了氧核． 用α粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，------------核反应在核反应中，质量数和电荷数都守恒核反应：原子核在其他粒子的轰击 下产生新原子核的过程。注意：
１．核反应中质量数与电荷数守恒
２．核反应是原子核的变化，化学 反应是核外电子的变化例１：指出下列核反应中的错误并更正：二、人工放射性同位素1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里 发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷反应生成物P是磷的一种同位素，自然界没有天然的 ，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：1、放射强度容易控制
2、可以制成各种需要的形状
3、半衰期更短
4、放射性废料容易处理（1）利用它的射线三、放射性同位素的应用A、由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪．B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等γ射线探伤仪 钴60利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）棉花育种食品保鲜粮食保存（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等.
棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收．但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决．人体甲状腺的工作需要碘．碘被吸收后会聚集在甲状腺内．给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病．
检漏、研究机件磨损、诊断疾病、分析生物分子结构等。原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位素给病人做“放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。 四、辐射与安全??过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用． 20世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性遭原子弹炸后的广岛?为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：检测辐射装置全身污染检测仪辐射检测系统辐射源的存放铀（1）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄
（2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里
（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源放射性的防护核反应堆外层的厚厚的水泥建筑防护操作放射性物质的设备在防护状态下操作放射性物质1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是γ射线．经检测，射线的能量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的γ射线的能量．1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线去轰击石蜡。
结果竟从中打出能量约5.7 MeV的质子．这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于γ射线，γ射线只能打出电子而打不出质子，γ光子的质量近乎０，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量是电子的1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是γ射线，那么光子的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量10 MeV相去甚远．这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是γ射线……！可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识。面对55eV与10eV的矛盾 ，他们还是十分牵强地解释为其它的原因，并于1932年１月11日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为γ射线的结论。 1932年１月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他决定用云室的方法探测射线的速度和质量。他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是γ射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多。他还根据自旋确定不带电的粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为“中子之父”，并因此获1935年诺贝尔物理奖。“机遇只偏爱有准备的头脑”
中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的“炮弹”。在此以前，可供研究用的“炮弹”只有天然放射元素发出的α、β、γ三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮弹”，人们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。 问题情景：为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的时间长一些，能在长时间保持新鲜，你有什么办法？辐射方法处理粮食复习回顾：1、什么是原子核的衰变？2、原子核的衰变有什么样的规律原子核放出a粒子或?粒子，由于核电荷数变了，而变成另一种原子核。1）、衰变时电荷数和质量数都守恒
2）、衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号
3）、由实验决定，不凭空编造课件15张PPT。第五节 核力与结合能思考：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么能够挤在一起而不飞散？原子核质子（带正电）中子猜想：万有引力？ 理论验证：质子相互间距数量级是10-15m；质子质量数量级10-27kg
质子量电量数量级10-19kg；万有引力常量数量级10-11静电力常量数量级109结论：万有引力太小，只有库仑力的10-35到10-36之间 。原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的。猜想：有第三种力--核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。复习巩固核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力（强相互作用，也叫强力）．一、核力2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。3. 核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。 4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。（见书本P79图）特 点1.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。四种相互作用3.强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。2.电磁力：在原子核外，电磁力使电子结合成分子，使分子结合成液体与固体。
电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小4.弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子－质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。 物理学有一条理论：叫做简单才是美。能否将这四条理论统一起来呢？请同学们找出元素周期表，分析随着原子序数的增大，质子数与中子数有什么关系？二、原子核中质子与中子的比例结论：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。质子数中子数理想的质子数和中子数相等的稳定原子核实际存在的原子核原因分析：核越大，核子间距离增大库仑力与核力均减少，但核力减少快增大到一定程度时，核力较少，不足以平衡库仑力时，原子核会不稳定。若增加中子，与其它核子无库仑力，但有核力，有助于原子核稳定核力是短程力，若超过其作用范围，增加中子，原子核也不稳定，所以原子序数越大越不稳定。宏观模型：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能最后撞在一起，动能变成它们的内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价－－失去了一些能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们这份能量。 微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。 模型分析类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、赋予光子等某种途径让它得到13.6eV 的能量。这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中。 由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化． 可见，当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量．这个能量叫做原子核的结合能．三、结合能 注意：结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。 例题：请计算一下方程左右的质量中子的质量 =1.6749×10－27Kg
质子的质量 = 1.6726×10－27Kg
中子和质子的质量和 = 3.3475×10－27Kg
氘核的质量 = 3.3436×10－27Kg 质量差 = 0.0039×10－27Kg四、质量亏损质量亏损:爱因斯坦的质能方程：E＝mc2质量亏损表明原子核内的确存在着结合能。 核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，正表明它们在互相结合过程中放出了能量
ΔE=Δm·c2 自然，原子核越大，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称作比结合能也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。比结合能中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。第一..核反应过程中:
核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以?光子形式释放核能;
原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量?m以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.有关问题的理解和注意事项第四.公式ΔE=Δm·c2 的单位问题
P82问题与练习 3. ?m用“u(原子质量单位)”
1u=1.660566×10-27kg ΔE用“uc2”
1uc2=931MeV
(表示1u 的质量变化相当于931Me V的能量改变)第五.核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级. 有关问题的理解和注意事项如例题，2.19MeV的能量的绝对数量并不算大，但这只是组成1个氘核所放出的能量．如果组成的是6.02×1023个氘核时，放出的能量就十分可观了．与之相对照的是，使1摩的碳完全燃烧放出的能量为393.5×103J．折合为每个碳原子在完全燃烧时放出的能量只不过4eV．若跟上述核反应中每个原子可能放出的能量相比，两者相差数十万倍．问题与练习参考答案：p821.（1）核反应涉及四种基本力中的强相互作用，化学反应涉及四种基本力是的电磁相互作用
（2）核反应改变了原子核，化学反应可以改变核外电子的排列，从而改变分子结构问题与练习参考答案：p822.通常我们看到的物体的能量发生变化时，为什么觉察不到物体质量的变化？
根据质能关系可知ΔE=Δm·c2。由于
光速很大，我们通常看到的物体能量的变化量对应的质量变化量很小，因此我们觉察不到质量变化问题与练习参考答案：p823. 试证明，1原子质量单位u相当于931.50 MeV的能量．
1u=1.6606×-27kg，光速c=2.9979×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．
4. 1. 02×105m课堂练习:
碳原子的质量是12.000 000 u，可以看做是由6个氢原子(质量是1.007 825u)和6个中子组成的．求核子结合成碳原子核时释放的能量．(在计算中可以用碳原子的质量代替碳原子核的质量，用氢原子的质量代替质子的质量，因为电子的质量可以在相减过程中消去．)课件15张PPT。第七节 核聚变 研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：核子的平均质量是：
原子核的质量核子数核子平均质量核子的平均质量与原子序数之间的关系 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做聚变．一、核聚变〓聚变〓裂变1 轻核的聚变（热核反应）某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做聚变。轻核的聚变:根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:氘核的质量：mD＝2.014102u
氚核的质量：mT＝3.016050u氦核的质量：mα＝4.002603u
中子的质量：mn=1.008665u发生聚变的条件:使原子核间的距离达到10-15m实现的方法有:1、用加速器加速原子核；２、把原子核加热到很高的温度；108～109K聚变反应又叫热核反应核聚变的利用——氢弹三种炸药：普通炸药Ｕ235氘、氚爆炸裂变聚变氢弹爆炸形成的磨姑云热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。见教材P101二、可控热核反应——核聚变的利用可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果.现在的技术还不能控制热核反应。问题有：１、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料； 磁场约束问题有：１、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料； 惯性约束３、反应装置中的气体密度要很低 ，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；现在的技术还不能控制热核反应。核聚变普遍存在于宇宙中课件28张PPT。第十九章 原子核第八节 粒子和宇宙比比谁小 分子由______构成，不同原子构成_______分子，相同原子构成_______分子。
原子是由位于中心的_______和核外高速旋转的______构成的。
（电子带___电，原子核带___电）
原子核是由_____和_____构成的。
（质子带___电，中子_______电）
质子和中子都是由_____组成的。原子化合物单质原子核电子负正质子中子不带夸克正盖尔曼
（夸克）道尔顿
（原子）汤姆逊
（电子）卢瑟福（质子）查德威克（中子）盖尔曼
（夸克）发现各种微粒的科学家一、“基本粒子”不基本 1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在二、发现新的粒子粒子的分类1. 按自旋分类2. 共振态粒子— 寿命极短（约10-23s）4. 按相互作用分类(＋ —— 参与)正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。 引力子 自旋应为2、静止质量和电荷为零，以光速运动。 光子 自旋为1，是玻色子3. 正粒子、反粒子轻子（共12种）中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。说明强子分类 K 介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象 协同产生: 一个超子总是和一个或几个K介子同时产生。奇异粒子协同产生的过程极快(约为10-23s), 表明是在强
相互作用下进行的；而衰变过程很慢(寿命约为10-8 ～
10-10s)， 表明是在弱相互作用下进行的。强子结构的夸克模型 强子结构夸克模型 (1964年 ) ：
介子（夸克和反夸克组成） 重子（三个夸克组成）粲夸克 c 底夸克 b 顶夸克 t三、夸克模型1. 质子
(uud)电荷重子数奇异数自旋同位旋2. 奇异粒子
（uus）电荷重子数奇异数自旋3.π+ 介子重子数电荷奇异数自旋同位旋分量四种基本相互作用1. 四种基本相互作用的性质相互作用是通过交换一定粒子实现的 引力子尚未被实验证实 弱电统一理论:电磁相互作用和弱相互作用被看作是一种相互作用。大统一理论试图将强、电、弱三种相互作用统一起来。1983年，鲁比亚实验组在高能质子—反质子对撞试验中发现了W +、W -和 Z0 粒子。为60年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持。欧洲核子中心高能质子同步加速器上的UAI 探测器四、宇宙的演化宇宙——从何而来？大爆炸理论 (The Big Bang Theory)
宇宙从一个“奇点”爆炸产生大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生
时间的零点早在1929年，埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的发现，即不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。换言之，宇宙正在不断膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。
1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是习见于地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开时就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其它每一个粒子飞奔。事实上应该理解为空间的急剧膨胀。"整个空间"可以指的是整个无限的宇宙，或者指的是一个就象球面一样能弯曲地回到原来位置的有限宇宙。
根据大爆炸宇宙论，甚早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体，温度极高，密度极大，且以很大的速率膨胀着。这些气体在热平衡下有均匀的温度。这统一的温度是当时宇宙状态的重要标志，因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低，使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。
大爆炸宇宙论从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。
大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。
大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。
大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。
大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。
大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。
大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。
大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
五、恒星的演化粒子物理和宇宙学殊途同归17．(2004天津) 中子内有一个电荷量为+2e/3 的上夸克和两个电荷量为的 -1e/3 下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r 的同一圆周上，如图1所示。图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是: A． B． C． D．课件25张PPT。高中物理新人教版 选修３- 5系列课件19.6《重核的裂变》教学目标1、知识与技能
（1）知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量；
（2）知道什么是链式反应；
（3）会计算重核裂变过程中释放出的能量；
（4）知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。
2、过程与方法
（1）通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力；
（2）通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。3、情感、态度与价值观
（1）激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系；
（2）通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性；
（3）确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。
教学重点：链式反应及其释放核能的计算；重核裂变的核反应方程式的书写。
教学难点：通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。核反应电子原子核 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． 研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：核子的平均质量是：
原子核的质量核子数核子平均质量核子的平均质量与原子序数之间的关系 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做聚变．一、裂变〓聚变〓裂变?? 1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：铀核的裂变+→++??裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能量为?? 1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：铀核的裂变+→++??裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能量为1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量．??用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应．链式反应??由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．链式反应??使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。原子弹 “小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑． 在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡． “原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉．我是死神，我是世界的毁灭者．”原子弹??美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤．在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多．广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%．长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37% ．原子弹原子弹在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者）的一幅画：在遥远的广岛上空，原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的光芒 广岛红十字医院里，一个严重烧伤的学生仰面躺在一张草席上。他的五官几乎全被原子弹爆炸产生的热浪抹掉了。四天后他死了。倒塌的钢架结构建筑物 核防护（１）核爆炸瞬时效应防护。 对核袭击的防护大致可分为两大类。 利用工事进行掩蔽在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。（２）放射性沾染防护。 避开在沾染区或高照射量率的地区行动人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质在人体内的存留原子弹中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图解决能源危机根本途径——核能
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。
核聚变资源可使用几亿年。二、核电站链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆二、核电站核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
法国 75%
立陶宛 73.1%
比利时 57.7%
保加利亚 47.1%
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8%
乌克兰 43.8%
韩国 42.8%
匈牙利 38.3%
亚美尼亚 36.4%世界核能发电占全部电量1/4 核电站－－－－秦山核电站再见
