《学霸笔记 同步精讲》第5章 原子核与基本粒子 本章整合（课件）高中物理教科版选择性必修3

(共25张PPT)
本 章 整 合
第五章
2026
内容索引
01
02
知识网络·系统构建
重点题型·归纳剖析
知识网络·系统构建
卢瑟福
查德威克
83
β衰变
α衰变
原子核
核子数
E=mc2
ΔE=Δmc2
ΔE=Δm×931.5 MeV/u
临界体积
重点题型·归纳剖析
一、
核反应方程
1.几个重要的核反应方程
核反应方程 与其相关的重要内容
质子的发现
中子的发现
核反应方程 与其相关的重要内容
人工放射性同
位素的发现
正电子的发现
重核的裂变
轻核的聚变
2.四类核反应的比较
反应 类型 衰变 人工转变 重核裂变 轻核聚变
典型 反应 方程
产生 条件 所有原子序数大于83的元素及个别小于83的元素自发进行 需要人工用高速粒子进行诱发 需要中子的轰击 需要极高温,核才能获得足够的动能克服库仑斥力
反应 类型 衰变 人工转变 重核裂变 轻核聚变
意义 拉开了人类研究原子核结构的序幕 发现了质子、中子、正电子等基本粒子和一些人工放射性同位素 人类获得新能源的一种重要途径 人类获得新能源的一种重要途径
应用 举例 利用放射性元素的半衰期进行文物年代鉴定等 得到人工放射性同位素、作示踪原子 核电站、核潜艇、原子弹等 氢弹、热核反应
答案:C
答案:B
二、
核能的计算
1.利用质能方程来计算核能
(1)根据核反应方程,计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm。
(2)根据爱因斯坦质能方程E=mc2或ΔE=Δmc2计算核能。方程ΔE=Δmc2中若Δm的单位用“ kg”、c的单位用“m/s”,则ΔE的单位为“J”;若Δm的单位用“u”,可直接用质量与能量的关系式推算ΔE,此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”,即1 u=1.66×10-27 kg,相当于931.5 MeV的能量,即原子质量单位1 u对应的能量为931.5 MeV,这个结论可在计算中直接应用。
2.利用平均结合能来计算核能
原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。
(2)7.97 MeV　2.66 MeV
【变式训练2】 一个锂核Li受到一个质子H轰击变为2个α粒子。已知质子的质量为1.672 6×10-27 kg,锂原子的质量为11.650 5×10-27 kg,一个α粒子的质量为6.646 7×10-27 kg,真空中光速c=3.0×108 m/s。
(1)写出该反应的核反应方程。
(2)该核反应释放的核能是多少
(2)2.673×10-12 J
(2)根据质能方程得
ΔE=(mLi+mp-2mα)c2
代入数据得,此过程释放能量为
ΔE=(11.650 5×10-27+1.672 6×10-27-2×6.646 7×10-27)×(3×108)2 J=2.673×10-12 J。
三、
核反应与动量、能量相结合的综合问题
1.核反应过程中满足四个守恒:质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒。
2.核反应过程若在匀强磁场中发生,粒子在磁场中做匀速圆周运动,衰变后的新核和放出的粒子(α粒子、β粒子)形成外切圆或内切圆。
α衰变 X Y+He 匀强磁场中轨迹 两圆外切,α粒子半径大
β衰变 X Y+e 匀强磁场中轨迹 两圆内切,β粒子半径大
(2)3.26 MeV
(3)0.99 MeV
(2)反应过程中的质量亏损Δm=2×2.013 6 u-1.008 7 u-3.015 0 u=0.003 5 u
反应过程中释放的核能ΔE=Δmc2=0.003 5×931.5 MeV=3.26 MeV。
(3)碰撞过程动量守恒,以其中一个氘核的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得0=mnvn-mHevHe
由能量守恒定律得2Ek+ΔE=Ekn+EkHe
解得EkHe=0.99 MeV,Ekn=2.97 MeV。
【变式训练3】 在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于放出一个α粒子,结果得到一张有两个相切圆的径迹照片(如图所示),今测得两个相切圆半径之比r1∶r2=1∶44。
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹 (说明理由)
(2)这个原子核原来的质子数是多少
答案:(1)见解析 (2)90