课件26张PPT。 第十九章：原子核 第 1 节：原子核的组成1. 了解天然放射现象及其规律；
2. 知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；
3. 知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。1. 放射性和放射性元素
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。
2. 天然放射性现象
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 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 倍的铀矿石天然放射现象二、射线到底是什么在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？这些射线带不带电呢？ 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？放射型物质发出的射线有三种：α 射线、β 射线、γ 射线
如果 α 射线、β 射线、γ 射线都是带电粒子流，按照它们在磁场中的径迹判断，它们非别带什么电荷？ 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，我们把它叫作 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。 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。 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。α 射线、β 射线、γ 射线的穿透本领比较氦原子核1/10光速弱很容易高速电子流接近光速较 强较 弱高能量电磁波光 速很 强更 小C三、质子和中子的发现 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。> 卢瑟福的猜想：原子核内可能还存在着另一种粒子──它的质量与质子相同，但是不带电。他把这种粒子叫作中子。1932 年英国物理学家查德威克发现了中子四、原子核的组成质子和中子中子 质子 统称核子 10－15 m (1) 核子数：质子和中子质量相差很小，统称为核子。质子数和中子数之和叫核子数。(2) 电荷数 ( Z )：原子核所带的电核总是质子数的整数倍，用这个整数表示电荷量。(3) 质量数( A )：原子核的质量等于质子和中子的质量和，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数，叫质量数。（核）电荷数质量数元素符号(1) 核电荷数 = 质子数 = 元素的原子序数 = 荷外电子数
(2) 质量数 = 核子数 = 质子数 + 中子数解：(1) 镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为 88，中
子数 N 等于原子核的质量数 A 与质子数 Z 之差，即
N＝A－Z＝226－88＝138。
(2) 镭核所带电量
Q ＝ Ze ＝ 88×1.6×10－19 C ＝ 1.41×10－17 C。
(3) 核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为 88。
(4) 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹
力，故有
qvB ＝ mv2/r r ＝ mv/qB
两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
如质子数相同，中子数不同(质量数当然不同)，则互为同位素。氢的同位素例3. 氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下
列说法正确的是 ( )
A. 具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数
B. 具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数
C. 具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数
D. 具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数C一、天然放射现象1. 放射性和放射性元素
2. 天然放射性现象二、射线到底是什么三、质子和中子的发现三种射线：α 射线、β 射线、γ 射线四、原子核的组成核电荷数 = 质子数 = 元素的原子序数 = 荷外电子数
质量数 = 核子数 = 质子数 + 中子数课件17张PPT。 第十九章：原子核 第 2 节：放射性元素的衰变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。先通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，引起学生学习兴趣。
然后通过预读学习了解知识的重难点，知道放射现象的实质是原子核的衰变；知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式。听说过“点石成金”的传说吗？ 晋朝初年，南昌人许逊被朝廷任命为旌阳县令，他看到很多老百姓的租税交不了，非常同情他们，用点石成金的法术，免去百姓的租税。许逊真的能能把石头点成金子吗？氦原子核1/10光速弱很容易高速电子流接近光速较 强较 弱高能量电磁波光 速很 强更 小一、原子核的衰变 原子核放出 α 粒子或 β 粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。质量数守恒，电荷数守恒。 我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变（decay）。 ? 衰变：原子核放出 ? 粒子的衰变叫做 ? 衰变 β 衰变：原子核放出 β 粒子的衰变叫做 β 衰变 γ 衰变：伴随 ? 射线或 β 射线产生 原子核里没有电子，β 衰变中的电子来自哪里？1. 放射性元素衰变不可能有单独的 γ 衰变！
2. 衰变后元素的化学性质发生了变化，即：生成了新
的原子核！238 = 206 +4x?x = 8 y = 62. 意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量。1. 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二、半 衰 期 经过 n 个半衰期( T )，其剩余的质量为 质量与原子个数相对应，故经过 n 个半衰期后剩余的粒子数为 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。例2. 关于放射性元素的半衰期 ( )
A. 是原子核质量减少一半所需的时间
B. 是原子核有半数发生衰变所需的时间
C. 与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关
D. 可以用于测定地质年代、生物年代等BD例3. 某放射性元素原为 8 g，经 6 天时间已有 6 g 发生了衰变，此后它再衰变 1 g，还需要几天？因为 t＝ 6 天，所以 T ＝ 3 天，即半衰期是 3 天，而余下的 2 g 衰变 1 g 需 1 个半衰期 T ＝ 3 天。一、原子核的衰变2. 衰变原则：质量数守恒，电荷数守恒。1. 原子核的衰变：二、半衰期 1. 半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需
的时间，叫做这种元素的半衰期。2. 不同的放射性元素，半衰期不同课件12张PPT。 第十九章：原子核 第 2 节：探测射线的方法1．知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象
2．知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到。
3．了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。首先,通过预读学习了解新知识。提出教学问题，引导学生探究学习，根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。
通过观察实验现象,并根据实验现象，分析粒子的带电、动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线的本质是何种粒子。1、威尔逊云室：利用射线的电离本领构造：一个圆筒状容器，低部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气。实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和状态。???原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，
电离本领小，沿途产生的离子少。2、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 液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸腾，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，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底片。 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。 气泡室中带电粒子的径迹①它的空间和时间分辨率高；
②工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。气泡室的优点：①扫描和测量时间太长；
②体积有限，价格甚为昂贵。 不足之处：3．盖革— 米勒计数器阅读教材“盖革—米勒计数器”部分的内容，回答以下问题：
（1）盖革— 米勒计数管的构造如何？
（2）盖革— 米勒计数管的基本原理是什么？
（3）G—M计数器的特点是什么？G—M计数器的特点：①G－M计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的。 ②G－M计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类。 ③G－M计数器不适合于极快速的计数。 此外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置，利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质，感兴趣的同学可以查找这方面的资料阅读。 半导体探测器闪烁计数器1．知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象。
2．知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到。
3．了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。课件25张PPT。 第十九章：原子核 第 4 节：原子核的组成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。 通过教学引导，引入教学，了解人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律 ，并了解同位素及人造同位素之间的不同，了解防范放射线的措施渗透和安全地开发利用自然资源的教育。 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 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。核反应：在核反应中，质量数和电荷数都守恒。原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。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。注意：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。二、人工放射性同位素 1932年，居里夫妇用α粒子轰击铍，铝，硼等元素，发现了前所未有的穿透性强的辐射，后来被确定为中子流。
1934年，查德威克在用α粒子轰击铍，铝，硼等元素，除了测到中子流外，还探测到了正电子。注意：
1、放射性同位素与放放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样。
2、放射性同位素衰变可生成另一种新元素。
3、可以用人工的方法得到放射性同位素。
4、放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质。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放射性的应用射线应用示踪原子探伤仪培育新种保存食物消除有害静电消灭害虫治疗恶性肿瘤农作物检测诊断器质性和功能性疾病生物大分子结构及功能研究三、放射性同位素的应用??放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多方面得到了广泛的应用。其应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的。（1）利用它的射线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发出的γ射线能穿透70cm厚的金属材料，使底片感光，从而可以检查出有没有缺陷存在和缺陷所在的部位。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。（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等。 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。植物吸收了放射性磷-32后的照片 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放射性物质标志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课件26张PPT。 第十九章：原子核 第 5 节：核力与结合能1.知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；
2.知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大
而减小；
3.理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；
4.知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。 先让学生完成预读课文，将主要知识点大概了解一遍，然后提出问题由学生自主讨论，达到会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能；培养学生的理解能力、推理能力，掌握结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。 组成原子核的核子之间有很强的相互作用,使核子能够克服库仑斥力
而紧密地结合在一起，这种力称为核力。一、核力与四种基本相互作用1.什么是核力2.核力是短程力?3.核力的饱和性每个核子只跟相邻的核子发生核力的作用。三、结合能1、结合能 把原子核分解为独立的核子，需要克服强大的核力做功，因此需要吸收能力；或核力把核子结合在一起放出的能量，称为原子核的结合能。2、比结合能 结合能与核子数之比称为比结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定。四、质量亏损1、质量亏损核反应前与反应后的总质量之差称为质量亏损。2、爱因斯坦质能方程?3、核能的计算?答案：组成原子核的相邻核子间存在着核力。 原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？原子核的组成 电荷数=质子数
质量数A=质子数Z +中子数N =核子数 原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子。 原子核的半径约为10-15m , 只相当原子半径的万分之一。在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是很大，万有引力太小，只有库仑力的10-36。而通常原子核是稳定的,于是核内还应有另一种力把各种核子紧紧拉在一起, 此力称为核力。核子靠什么力结合成原子核？能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。核力具有怎样的特点呢？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。3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。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。要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物——夸克的相互作用。 1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力）,
弱力是引起中子－质子转变的原因,
弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10－18m，
作用强度则比电磁力小。二、原子核中质子与中子的比例1.原子核中的质子数又称为原子序数。3.轻核：排在周期表比较靠前的原子核叫轻核。①一般轻核的质子和中子数相等(N=Z)。
例如，氦4的原子核，各有2个质子和中子。②大多数重核是中子多于质子(N＞Z)。
例如，金197有79个质子和108个中子。2.重核：排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫重核。二、原子核中质子与中子的比例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。为什么会这样呢？ 核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。 由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。
在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。 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 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。比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。
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。1、例题：质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。四、质量亏损式中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量。爱因斯坦质能方程E=mc2 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·c23、有关问题的理解和注意事项1. 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;3.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。4.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。2.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。4.公式ΔE=Δm·c2 的单位问题国际单位:?m用“kg” ,C用“m/s”,ΔE用“J”常用单位: ?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931MeV的能量改变) 当然，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。
5. 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。比结合能?B课件21张PPT。 第十九章：原子核 第 6 节：核裂变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。 通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，能够做到重核裂变的核反应方程式的书写,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;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。
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。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。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，释放出核能的反应叫做聚变。〓聚变〓裂变一、裂变 铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙（Xe)和锶(Sr),有时裂变为钡（Ba）和氪（Kr）或者锑（Sb）和 铌（Nb），同时放出2～3个中子。铀核还可能分裂成三部分或四部分，不过这种情形比较少见。铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是：
?? 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：+→++? 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：铀核的裂变释放出的能量为在这个反应中释放的能量可以计算如下：裂变以前：
U 235.0439u
n 1.0087u
236.0526u裂变以后：
Sr 89.9077u
Xe 135.9072u
10n 10.0867u
235.9016u反应过程中质量减少了△m=0.1510u说明：如果1克铀全部裂变，它放出的能量就相当于2500吨优质煤完全燃烧时放出的化学能。反应中释放的能量：△E= △mc2=141MeV 铀核裂变时，同时释放出2～3个中子，如果这些中子再引起其他U235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫做链式反应。 ??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。??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。”??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% 。（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。 ①利用工事进行掩蔽②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。 ①避开在沾染区或高照射量率的地区行动③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②及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染④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核防护二、核电站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。链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆核能----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%?课件15张PPT。 第十九章：原子核 第 7 节：核聚变1、了解聚变反应的特点及其条件；
2、了解可控热核反应及其研究和发展；
3、知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。 现在环境问题日趋严重，人们在提高生活品质的同时，也在对能源可持续发展提出了严峻的考验。
通过让学生自己阅读课本，让他们聚变核反应的特点及聚变反应的条件，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。〓聚变〓裂变 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，释放出核能的反应叫做聚变。一、核聚变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解析：亏损的质量损失的能量发生聚变的条件: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?【分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程即可求出反应释放的核能。?（2）由题给条件可求得质量亏损为：Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u∴释放的核能为ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV??0=mUvU-mαvα (1)由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式得???（2）核反应中释放的核能为 ΔE=Δmc2=(238.999655 - 234.99347 - 4.001509)×931.5 =4.356MeV由能的转化和守恒定律知EkU+E kα=ΔE - 0.09MeV= 4.266MeV∵pU=pα? ∴ α粒子的动能为??1.热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。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.①轻核聚变产能效率高。②地球上聚变燃料的储量丰富。③轻聚变更为安全、清洁。2.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；②惯性约束3.实现核聚变的两种方案。①磁约束环流器的结构惯性约束课件23张PPT。 第十九章：原子核 第 8 节：粒子和宇宙1、了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史；
2、初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一。预读教材，了解知识，感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法；了解构成物质的粒子和宇宙演化过程。
通过探究讨论学习，能够突破传统思维理解各种微观粒子模型。1．“基本粒子”不基本
直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、________和________，又认为它们是组成物质的基本粒子．现在已发现粒子有400余种，有些也具有复杂的________．
2．发现新粒子
(1)新粒子：20世纪30年代人们对________的研究发现一些新粒子，人们用高能加速器进行实验发现更多新粒子，1932年发现了________，1937年发现________，1947年发现________和π介子及以后的超子、反粒子等．质子 中子 内部结构宇宙射线正电子μ子K介子?媒介子轻子强相互作用μ子各种相互作用 夸克底夸克顶夸克4．宇宙的演化
研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究________的理论是相互沟通，相互支撑的，从大爆炸开始的不同时间里，对应的温度不同，组成宇宙的物质不相同。
5．恒星的演化
当温度降到________时，中性原子组成的宇宙尘埃在万有引力作用下，尘埃收缩凝集，引力势能转化为内能，温度升高，开始发光形成了恒星，当恒星核能耗尽时，进入末期，恒星的末期形态主要有：白矮星、中子星或________。宇宙3000 K黑洞(1)19世纪末，许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子．
(2)从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由质子、中子、电子组成的．
(3)科学家进一步发现质子、中子、电子等本身也是复合粒子，且还有着复杂的结构．
(4)研究粒子的主要工具
粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具．一、“基本粒子”不基本1.“基本粒子”不基本2. 粒子的分类（1）按自旋分类3.共振态粒子— 寿命极短（约10-23s） 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4. 按相互作用分类轻子（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-1 +1
-1 +1
-1 +1
0
0
0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。?、 ? 、 K介子等质子、中子及其反粒子ΩΣΛΞ超子及反粒子整数?玻色子费密子(1)夸克的提出
许多实验事实表明，强子是有内部结构的.1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克。
(2)夸克的分类
夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。每种夸克都有对应的反夸克。
(3)夸克模型的意义
夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。二、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:????重子数:电荷:奇异数:自旋:同位旋分量:?????例1．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的基元电荷，π0介子不带电．一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为右下图中圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK－与Rπ－之比为2∶1。π0介子的轨迹未画出．由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．1∶6?答案：C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
时间的零点三、宇宙的演化20世纪40年代，在大量天文学家观测的基础上，物理学家提出了宇宙演化的大爆炸假说．它的主要观点是，宇宙是由一个超高温、超高密度的“原始火球”发生大爆炸而开始的．然后经历了从热到冷的演化，在这个时期里，宇宙不断地膨胀(也称暴胀)，宇宙物质从密到稀．当温度下降到几千摄氏度时，宇宙间主要是气态物质．后来气体逐渐凝聚成气云，并且进一步收缩形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙天体．1．宇宙的演化2．恒星的演化密度很低的星际物质逐渐形成星云，大块的星云由于引力作用而收缩逐渐凝成原恒星．原恒星继续收缩，温度不断升高，发生热核反应，当热核反应产生的斥力和引力作用达到平衡时，恒星不再收缩，进入相对稳定阶段．
当核能源供应不足时，恒星的稳定状态遭到破坏，引力作用又开始大于斥力，星体又开始收缩，温度升高，发光能力增强，光度增加，外部膨胀，表面积增大，但表面温度降低，看上去呈红色，这时恒星便演化为红巨星或新星．
当恒星核能耗尽时，就进入末期．恒星的末期形态主要有三种：白矮星、中子星或黑洞．??
