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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高中物理,新人教版,选修,-5,系列课件,1/144,第十九章,原子核,2/144,19.1原子核组成,3/144,教学目标,1、知识与技能,（1）了解天然放射现象及其规律；（2）知道三种射线本质，以及怎样利用磁场区分它们；（3）知道原子核组成，知道核子和同位素概念。,2、过程与方法,（1）经过观察，思索，讨论，初步学会探究方法；,（2）经过对知识了解，培养自学和归纳能力。,3、情感、态度与价值观,（1）树立正确，严谨科学研究态度；,（2）树立辨证唯物主义科学观和世界观。,教学重点：,天然放射现象及其规律，原子核组成。,教学难点：,知道三种射线本质，以及怎样利用磁场区分它们,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,4/144,1.放射性和放射性元素:,1896年，法国物理学家贝克勒尔发觉，铀和含铀矿物能够发出看不见射线，这种射线能够穿透黑纸使摄影底片感光，物质发射射线性质称为,放射性,含有发射性元素称为,放射性元素,2.天然放射性现象:,元素这种自发放出射线现象叫做,天然放射现象,一、天然放射现象,5/144,钡铀云母,翠砷铜铀矿,斜水钼铀矿,铀钙石矿,6/144,放射性不是少数几个元素才有，研究发觉，原子序数大于,82,全部元素，都能自发放出射线，原子序数小于83元素，有也含有放射性,放大了1000倍铀矿石,天然放射现象,7/144,8/144,天然放射现象,射线,射线,射线,电离能力,贯通能力,速度,成份,氦原子核,高速,电子流,高能量,电磁波,1/10光速,靠近光速,光速,弱,较强,很强,很轻易,较弱,更小,阅读课文填写表格：,9/144,三.质子和中子发觉1.质子发觉,1919年，卢瑟福用,粒子,轰击,氮核,，得到了,质子,。,经过研究证实，质子带正电荷，其电量和一个电子电量相同，它质量等于一个电子质量1836倍.深入研究表明，质子性质和氢原子核性质完全相同，所以质子就是氢原子核.,10/144,一样方法，从氟、钠、铝原子核中打出了质子。-质子是原子核组成部分。,原子核是否只是由质子组成呢？,核质量,质子质量,核电量,质子电量,？,卢瑟福进而猜测原子核内存在不带电中子，这一猜测被他学生查德威克用试验证实，并得到公认,11/144,2.中子发觉,1.卢瑟福预言,2.1932年英国物理学家查德威克又发觉了,中子,3.,12/144,四.原子核组成,1.原子核组成:质子和中子,2.原子核中三个整数:,(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):原子核所带电核总是质子数整数倍,用这个整数表示电荷量.,(3)质量数(A):原子核质量等于质子和中子质量和,所以原子核质量几乎等于单个核子质量整数倍,这个整数,叫质量数.,3.原子核中两个等式:,(1)核电荷数=质子数=元素原子序数=荷外电子数,(2)质量数=核子数=质子数+中子数,13/144,X表示元素符号,Z表示质子数,A表示质量数,14/144,4.同位素:如质子数相同，中子数不一样，（质量数当然不一样），则互为同位素。,15/144,氘和氚是氢同位素，关于氢、氘、氚原子，以下说法哪个正确？,（1）含有相同质子数、相同中子数、相同电子数；,（2）含有不一样质子数、相同中子数、相同电子数；,（3）含有相同质子数、不一样中子数、相同电子数；,（4）含有相同质子数、相同中子数、不一样电子数,16/144,19.2放射性元素衰变,17/144,教学目标,1、知识与技能,（1）知道放射现象实质是原子核衰变；,（2）知道两种衰变基本性质，并掌握原子核衰变规律；,（3）了解半衰期概念。,2、过程与方法,（1）能够熟练利用核衰变规律写出核衰变方程式；,（2）能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）。,18/144,3、情感、态度与价值观：,经过传说引入，对学生进行科学精神与唯物史观教育，不停设疑培养学生对科学孜孜不倦追求，从而引领学生进入一个美妙微观世界。,教学重点：,原子核衰变规律及半衰期。,教学难点：,半衰期描述对象。,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。,19/144,回顾：三种放射性射线性质,三种射线,、,三种射线性质：,最弱,最强,c,光子,较弱,较弱,靠近c,电离本事,贯通本事,速率,组成物质,射线,射线种类,氦核,电子,最强,最弱,20/144,一、原子核衰变,2.衰变遵照标准：,质量数,守恒，电荷数守恒。,原子核放出粒子或粒子，因为核电荷数变了，它在周期表中位置就变了，变成另一个原子核。,1.原子核衰变：我们把原子核因为放出某种粒子而转变为新核改变叫做原子核衰变（,decay,）,21/144,（1）,衰变:,原子核放出,粒子衰变叫做,衰变,3.原子核衰变分类:,22/144,（1）,衰变:,原子核放出,粒子衰变叫做,衰变,3.原子核衰变分类:,（2）,衰变:,原子核放出,粒子衰变叫做,衰变,23/144,思索与讨论,原子核里没有电子，,衰变中电子来自哪里？,24/144,（1）,衰变:,原子核放出,粒子衰变叫做,衰变,3.原子核衰变分类:,（2）,衰变:,原子核放出,粒子衰变叫做,衰变,（3）,衰变:,伴随,射线或,射线产生.,25/144,注意：,1、放射性元素衰变不可能有单独,衰变！,2、衰变后元素化学性质发生了改变，即：生成了新原子核！,26/144,例：,经过一系列,衰变和,衰变后，能够变成稳定元素铅206 ，问这一过程,衰变和,衰变次数？,解：设经过x次,衰变，y次衰变,2382064x,92=82+2x-y,x8,y6,27/144,钍232经过6次,衰变和4次衰变后变成一个稳定元素，这种元素是什么？它质量数是多少？它原子序数是多少？,练习：,28/144,二、半衰期,1、半衰期,放射性元素原子核有半数发生衰变所需时间，叫做这种元素半衰期。,放射性元素剩下质量与原有质量关系：,29/144,2、不一样放射性元素，半衰期不一样,比如：,氡222衰变为钋218半衰期为3.8天,镭226衰变为氡222半衰期为1620年,铀238衰变为钍234半衰期长达4.510,9,年,30/144,3、半衰期计算,例：已知钍234半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？,计算表示式:,放射性元素剩下质量与原有质量关系：,31/144,练习,1.铋210半衰期是5天，经过多少天后，20g铋还剩1.25g?,2.10克镭226变为氡222半衰期为1620年，有些人说：经过1620年有二分之一镭发生衰变，还有镭（226）5克，再经过1620年另二分之一镭也发生了衰变，镭226就没有了，对吗？为何？,32/144,(1)“单个微观事件是不可预测”，所以，放射性元素半衰期，描述是,统计规律,。,(2)半衰期长短由,核内部本身,原因决定，跟所处化学状态和外部条件都没相关系。,4、注意：,33/144,五、应用,1、人们利用地壳岩石中存在微量放射性元素衰变规律，测定地球年纪为46亿年。地壳有一部漫长演变历史，一部不停改变、不停发展历史。,2、碳14测年技术，,14,C是含有放射性碳同位素，能够自发进行 衰变，变成氮。,34/144,一、原子核衰变,2.衰变标准：,质量数,守恒，电荷数守恒。,1.原子核衰变：我们把原子核因为放出某种粒子而转变为新核改变叫做原子核衰变（,decay,）,（1）,衰变:原子核放出,粒子衰变叫做,衰变,（2）,衰变:原子核放出,粒子衰变叫做,衰变,（3）,衰变:总是伴随,射线或,射线产生.,二、半衰期,1、半衰期:放射性元素原子核有半数发生衰变所需时间，叫做这种元素半衰期。,2、不一样放射性元素，半衰期不一样,放射性元素衰变快慢是核内部本身原因决定。,课堂总结,放射性元素半衰变是一个统计规律。,35/144,判断古生物年代惯用,14,C定年法。若干万年以前，始祖鸟经过摄食，吸收了植物中含有,14,C营养物质，死亡后不再吸收。伴随年代推移，其体内,14,C含量为当代鸟 ，已知地表中,14,C含量基本不变，,14,C半衰期为T年，试判断始祖鸟距今年代为：,A B C D 2,高考题回顾：,36/144,高考题回顾：,1图中P为放在匀强电场中天然放射源，其放出射线 在电 场作用下分成a、b、c三束，以下判断正确是,Aa为射线、b为射线,Ba为射线、b为射线,Cb为射线、C为射线,Db为射线、C为射线,BC,37/144,年 上海,10完成核反应方程：Th Pa,。,衰变为 半衰期是1.2分钟，则64克 经过6分钟还有,克还未衰变。,2,高考题回顾：,38/144,例题分析,为测定某水库存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8 10,7,次，这种同位素半衰期为2天，该放射性同位素溶液在较短时间内与水库中水混合均匀,.,10天后从水库取出1m,3,水，并测得每分钟衰变10次，求水库存水量为多少？,2.5 10,5,m,3,39/144,例题分析,例题：本题中用大写字母代表原子核，E经,衰变成为F，再经,衰变成为G，再经,衰变成为H。上述系列衰变可记为下式：,另一系列衰变以下：,已知P和F是同位素，则（）,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,40/144,例题分析,例题：在垂直于纸面匀强磁场中，有一原来静止原子核，该核衰变后，放出带电粒子和反冲核运动轨迹分别如图中,a、b,所表示，由图能够知（）,A.该核发生衰变,B.该核发生,衰变,C.磁场方向一定垂直纸面向里,D.磁场方向向里还是向外不能判定,BD,a,b,41/144,19.3探测射线方法,42/144,教学目标,1、知识与技能,（1）知道放射线粒子与其它物质作用时产生一些现象；,（2）知道用肉眼不能直接看到放射线能够用适当仪器探测到；,（3）了解云室、气泡室和计数器简单结构和基本原理。,2、过程与方法,（1）能分析探测射线过程中现象；,（2）培养学生利用已知结论正确类比推理能力。,43/144,3、情感、态度与价值观,（1）培养学生认真严谨科学分析问题品质；,（2）从知识是相互关联、相互补充思想中，培养学生建立事物是相互联络唯物主义观点；,（3）培养学生应用物理知识处理实际问题能力。,教学重点：,依据探测器探测到现象分析、探知各种运动粒子。,教学难点,（1）探测器结构与基本原理。,（2）怎样观察试验现象,并依据试验现象，分析粒子带电、动量、能量等特征，从而判断是何种射线，区分射线本质是何种粒子。,教学方法：,教师启发、引导，学生讨论、交流。,教学用具：,（1）挂图，试验器材模型，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。,44/144,天然放射现象,射线,射线,射线,电离能力,贯通能力,速度,成份,氦原子核,高速,电子流,高能量,电磁波,1/10光速,靠近光速,光速,弱,较强,很强,很轻易,较弱,更小,45/144,1、粒子使气体或液体电离，以这些离子为关键，过饱和汽会产生云雾，过热液体会产生气泡,2、使摄影底片感光,3、使荧光物质产生荧光,射线中粒子与其它物质作用会产生现象：,46/144,一、威尔逊云室：,结构：一个圆筒状容器，低部能够上下移动，上盖是透明，内有洁净空气,试验时，加入少许酒精，使酒精蒸汽到达过饱和状态。,利用射线电离本事,47/144,a射线在云室中径迹：直而粗,原因：a粒子质量大，不易改变方向，电离本事大，沿涂产生粒子多,射线在云室中径迹：比较细，而且经常弯曲,原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本事小，沿途产生离子少,48/144,二、气泡室,-高能物理试验最风靡探测设备,气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作液体,49/144,液体在特定温度和压力下进行绝热膨胀，因为在一定时间间隔内（比如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸腾，这时假如有高速带电粒子经过液体，在带电粒子所经轨迹上不停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发局部发烧，从而以这些离子为关键形成胚胎气泡，经过很短时间后，胚胎气泡逐步长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。假如这时对其进行拍照，就能够把一连串气泡拍摄下来，从而得到统计有高能带电粒子轨迹底片。,摄影结束后，在液体沸腾之前，马上压缩工作液体，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。,50/144,气泡室中带电粒子径迹,气泡室优点：,它空间和时间分辨率高；,工作循环周期短，本底洁净、径迹清楚，可重复操作。,但也有不足之处：,那就是扫描和测量时间还嫌太长；,体积有限，而且甚为昂贵，,51/144,三、盖革-米勒计数器,一个能自动把放射微粒计数出来仪器，利用了射线电离本事,52/144,19.4放射性应用与防护,53/144,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主要不一样点；（3）了解放射性在生产和科学领域应用；（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生严重危害，了解防范放射线办法，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教育。,3、情感、态度与价值观：,培养学生搜集信息、应用已经有知识、处理加工信息、探求新知识能力。,教学重点：,人工转变两个核反应方程及反应过程中遵照规律。,教学难点：,人工转变两个核反应方程及反应过程中遵照规律,教学方法：,教师启发、引导，学生讨论、交流。,教学用具：,（1）挂图，试验器材模型，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。,54/144,即使放射线看不见，不过我们能够依据一些现象来探知放射线存在，这些现象主要是,：,探测射线方法,1、使气体电离,2、使摄影底片感光,3、使荧光物质产生荧光,55/144,威耳孙云室,观察威耳孙云室结构，研究射线在云室中径迹：,射线径迹,径迹长短和粗细能够知道粒子性质；粒子轨迹弯曲方向能够知道粒子带电正负,射线径迹,56/144,气泡室里装是液体，控制室内温度和压强，使室内温度略低于液体沸点，当气泡室压强突然降低时，液体沸点降低所以液体过热，在经过室内射线粒子周围就有气泡形成经过照片上统计情况，能够分析粒子带电、动量、能量等情况,气泡室,57/144,德国物理学家盖革在1928年与弥勒合作研制出计数器用来检测放射性是非常方便，盖革管结构如图所表示：,盖革弥勒计数器,窗口,阴极,阳极,接放大器,粒子,58/144,盖革弥勒计数器,59/144,四、放射性应用与防护,60/144,1932年，居里夫妇用粒子轰击铍，铝，硼等元素，发觉了前所未有穿透性强辐射，以后被确定为中子流。,1934年，查德威克在用粒子轰击铍，铝，硼等元素，除了测到中子流外，还探测到了正电子。,有些同位素含有放射性，叫做,放射性同位素,注意：,1、放射性同位素与,放,放射性元素一样，都有一定半衰期，衰变规律一样。,2、,放射性同位素衰变可生成另一个新元素。,3、能够用人工方法得到,放射性同位素。,4、,放射性同位素跟同种元素非放射性同位素含有相同化学性质。,61/144,(二)、放射性,同位素,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应用其应用是沿着利用它射线和作为示踪原子两个方向展开,放射性应用,射线应用,示踪原子,探伤仪,培育新种,保留食物,消除有害静电,毁灭害虫,治疗恶性肿瘤,农作物检测,诊疗器质性和功效性疾病,生物大分子结构及功效研究,62/144,放射性的应用,食品保鲜,棉花育种,放射性同位素造影术,粮食保留,“放疗”治疗,放射线测厚仪,63/144,放射性污染和防护,过量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世纪人们在毫无防范情况下研究放射性,遭原子弹炸后广岛,64/144,放射性污染和防护,为了预防有害放射线对人类和自然破坏，人们采取了有效防范办法：,检测辐射装置,全身污染检测仪,辐射检测系统,辐射源存放,铀,65/144,放射性污染和防护,核电站核反应堆外层用厚厚水泥来预防放射线外泄：,66/144,1：以下关于放射线说法中不正确是(),A、放射线能够用来进行工业探伤,B、放射线能够使细胞发生变异,C、放射同位素能够用来做示踪原子,D、放射线对人体无害,67/144,19.5核力与结合能,68/144,教学目标,1、知识与技能,（1）知道核力概念、特点及自然界存在四种基本相互作用；,（2）知道稳定原子核中质子与中子百分比伴随原子序数增大而减小；,（3）了解结合能概念，知道核反应中质量亏损；,（4）知道爱因斯坦质能方程，了解质量与能量关系。,2、过程与方法,（1）会依据质能方程和质量亏损概念计算核反应中释放核能；,（2）培养学生了解能力、推理能力、及数学计算能力。,69/144,3、情感、态度与价值观,（1）使学生树立起实践是检验真理标准、科学理论对实践有着指导和预见作用能力；,（2）认识开发和利用核能对处理人类能源危机主要意义。,教学重点：,质量亏损及爱因斯坦质能方程了解。,教学难点：,结合能概念、爱因斯坦质能方程、质量与能量关系。,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。,70/144,原子核组成,原子核是由质子和中子,组成,，质子和中子统称为,核子,电荷数,=质子数,质量数,=质子数+中子数=核子数,71/144,原子核半径约为10,-15,m,只相当原子半径万分之一。在这么小空间里带正电质子与质子间库仑斥力是很大，万有引力太小，只有库仑力10,-36,。而通常原子核是稳定,于是核内还应有另一个力把各种核子紧紧拉在一起,此力称为核力。,核力,m,p,m,p,库仑力,库仑力,万有引力,万有引力,核力,核子靠什么力结合成原子核？,72/144,核力：,能够把核中各种核子联络在一起强大力叫做,核力,核力含有怎样特点呢？,一、核力：,73/144,2.,核力是短程力,。约在 10,-15,m量级时起作用，距离,大于0.8,10,-15,m,时为引力,距离为10,10,-15,m,时核力几乎消失，距离,小于0.8,10,-15,m,时为斥力,。,3.,核力含有饱和性,。核子只对相邻少数核子产生较强引力，而不是与核内全部核子发生作用。,4.,核力含有电荷无关性,。对给定相对运动状态，核力与核子电荷无关。,要真正了解核子间相互作用还要考虑核子组成物,夸克,相互作用。,1.核力是四种相互作用中,强相互作用（强力）,一个表现。,74/144,除核力外原子核内还存在,弱相互作用（弱力）,弱力是引发,中子质子,转变原因,弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10,18,m，作用强度则比电磁力小。,75/144,二、原子核中质子与中子百分比,76/144,二、原子核中质子与中子百分比,自然界中较轻原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重原子核，中子数大于质子数，越重元素，二者相差越多。,为何会这么呢？,77/144,核越来越大，有些核子间距离越来越远。伴随距离增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更加快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远质子间核力不足以平衡它们之间库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，假如不再成对地增加核子，而只增加中子，,中子与其它核子没有库仑斥力，但有相互吸引核力，有利于维系原子核稳定。,因为这个原因，稳定重原子核里，中子数要比质子数多。,78/144,因为核力作用范围是有限，假如继续增大原子核，一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用，这时即使再增加中子也无济于事，这么核必定是不稳定。,在宇宙演化进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定组合很快就瓦解了，只有200各种稳定原子核长久地留了下来。现在观察到天然放射性元素，则正在瓦解之中。,79/144,某一数值时,某一数值时,相同,80/144,因为核子间存在着强大核力，所以核子,结合,成原子核或原子核,分解,为核子时，都伴伴随巨大能量改变,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，要吸收一样能量这个能量,叫做原子核结合能,三、结合能,81/144,结合能,并不是因为核子结合成原子核而,含有,能量，而是为把核子分开而,需要,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靠，原子核越稳定。,三、结合能,82/144,四、质量亏损,1、例题：,中子质量,=1.674910,27,Kg,质子质量,=,1.672610,27,Kg,中子和质子质量和,=,3.347510,27,Kg,氘核质量,=,3.343610,27,Kg,质量差,=,0.003910,27,Kg,83/144,四、质量亏损,2、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，质量降低。,原子核质量小于组成原子核核子质量之和，叫做质量亏损,。,1、例题：,84/144,爱因斯坦质能方程,E=mc,2,式中,c,是真空中光速，,m,是物体质量，,E,是物体能量。,核子,在,结合成原子核,时出现,质量亏损,m,，正表明它们在相互结合过程中,放出了能量,E=,m,c,2,85/144,3、相关问题了解和注意事项,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,核子总质量,大于,原原子核质量.,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),可了解为组成原子核后,核内每个核子好像“瘦了”一些.,第三.,质量亏损并非质量消失,而是降低质量m以能量形式辐射(动质量),所以,质量守恒定律不被破坏,.,86/144,第四.公式,E=,m,c,2,单位问题,国际单位:,m用“kg”C用“m/s”,E用“J”,惯用单位:,m用“u(原子质量单位)”,1u=1.660566,10,-27,kg,E用“uc,2,”,1uc,2,=931MeV,(表示1u 质量改变相当于931Me V能量改变),P39问题与练习 3.,87/144,当然，,2.19MeV,能量绝对数量并不算大，但这只是组成,1,个氘核所放出能量假如组成是,6.02,10,23,个氘核时，放出能量就十分可观了与之相对照是，使,1,摩碳完全燃烧放出能量为,393.5,10,3,J,折合为每个碳原子在完全燃烧时放出能量只不过,4eV,若跟上述核反应中每个原子可能放出能量相比，二者相差数十万倍,第五.核反应中释放或吸收能量比化学反应中释放或吸收能量大好几个数量级.,88/144,89/144,课堂练习:,(1)试证实，1原子质量单位u相当于931.50 MeV能量1u=1.6606,-27,kg，光速c=2.997910,8,m/s，1eV=1.602210,-19,J,(2),碳原子质量是,12.000 000 u,，能够看做是由,6,个氢原子,(,质量是,1.007 825u),和,6,个中子组成求核子结合成碳原子核时释放能量,(,在计算中能够用碳原子质量代替碳原子核质量，用氢原子质量代替质子质量，因为电子质量能够在相减过程中消去,),90/144,91/144,19.6重核裂变,92/144,教学目标,1、知识与技能,（1）知道核裂变概念，知道重核裂变中能释放出巨大能量；,（2）知道什么是链式反应；,（3）会计算重核裂变过程中释放出能量；,（4）知道什么是核反应堆。了解惯用裂变反应堆类型，了解核电站及核能发电优缺点。,2、过程与方法,（1）经过对核子平均质量与原子序数关系了解，培养学生逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题能力；,（2）经过让学生自己阅读书本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识能力和提出问题能力。,93/144,3、情感、态度与价值观,（1）激发学生热爱科学、探求真理激情，树立实事求是科学态度，培养学生基本科学素养，经过核能利用，思索科学与社会关系；,（2）经过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源主要性；,（3）确立世界是物质，物质是运动改变，而改变过程必定遵照能量守恒观点。,教学重点：,链式反应及其释放核能计算；重核裂变核反应方程式书写。,教学难点：,经过核子平均质量与原子序数关系，推理得出由质量数较大原子核分裂成质量数较小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。,94/144,铀核裂变产物是各种多样，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23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。,95/144,铀核裂变许多可能核反应中一个是：,92,235,u+,0,1,n,38,90,sr+,54,136,xe+10,0,1,n,96/144,在这个反应中释放能量能够计算以下：,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,反应过程中质量降低了m=0.1510u.,97/144,反应中释放能量：,E=mc,2,=141兆电子伏,说明：,假如1克铀全部裂变，它放出能量就相当于2500吨优质煤完全燃烧时放出化学能。,98/144,铀核裂变时，同时释放出23个中子，假如这些中子再引发其它U235核裂变，就可使裂变反应不停地进行下去，这种反应叫做链式反应。,99/144,核反应堆：,石墨作用：作减速剂,镉棒作用：控制链式反应速度,水泥防护层作用：预防铀核裂变产物发出各种射线对人体危害,100/144,19.7核聚变,101/144,教学目标,1、知识与技能,（1）了解聚变反应特点及其条件；,（2）了解可控热核反应及其研究和发展；,（3）知道轻核聚变能够释放出很多能量,假如能加以控制将为人类提供辽阔能源前景。,2、过程与方法：,经过让学生自己阅读书本，培养他们归纳与概括知识能力和提出问题能力,3、情感、态度与价值观,（1）经过学习，使学生深入认识导科学技术主要性，愈加热爱科学、勇于献身科学；,（2）认识核能和平利用能为人类造福，但若用于战争目标将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己努力。,教学重点:,聚变核反应特点。聚变反应条件。,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。,102/144,复习:,1、在原子核反应产生核能怎样计算？,E=mc,2,E=,mc,2,1u=951.5MeV,2、怎样了解核反应中质量守恒与质量亏损。,103/144,新课教学,一、轻核聚变,一些轻核结合成质量较大核核反应过,程，同时放出大量核能。,例：,1、轻核聚变条件：,核子要距,离十分近,加热,高温,热核反应,几百万度高温,104/144,2、热核反应优点：,（1）热核反应释放能量比裂变大得多。,（2）反应后废物较易处理。,（3）原料易得。,105/144,例1、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u,核质量为3.0150u。求：,（1）写出两个氘核聚变成 核反应方程式,（2）计算上述核反应中释放核能。,2,3,He,2,3,He,【分析】算出核反应中质量亏损，利用爱因斯坦质能方程即可求出反应释放核能。,解答：（1）,（2）由题给条件可求得质量亏损为：,m=2.01362(3.0150+1.0087)=0.0035u,释放核能为,E=mc,2,=931.50.0035=3.26MeV,106/144,静止在匀强磁场中 原子核，俘获一个速度为7.710,4,m/s 中子而发生核反应放出粒子后变成一个新原子核，已知中子速度方向与磁场方向垂直，测得粒子速度为：210,4,m/s，方向与中子速度方向相同，求：,（1）生成新核是什么？写出核反应方程式。,（2）生成新核速度大小和方向。,（3）若粒子与新核间相互作用不计，则二者在磁场中运动轨道半径之比及周期之比各为多少？,6,Li,3,解：,（1）,写出核反应方程式,生成新核是氚核,例2、,107/144,（2）,由动量守恒定律,m,n,v,n,=m,v,+m,H,v,H,v,n,=,7.710,4,m/s v,=,210,4,m/s,V,H,=(,m,n,v,n,-m,v,)/m,H,=(1,7.710,4,-4,210,4,)3,=-1.010,3,m/s,方向与中子方向相反,（3）,由 r=mv/qB mv/q,r,:r,H,=m,v,/q,：,m,H,v,H,/q,H,=（4,2,2,）:（3,0.1）=40,:3,T=2m/qB m/q,T,:T,H,=4/2:3/1=2:3,108/144,静止在匀强磁场中 核，沿与磁场垂直方向射出一个粒子后，变成铀一个同位素核，同时释放能量为0.09 MeV光子。核质量为,238.99965u,，铀核质量为,234.99347u,，粒子质量为,4.001509u，1u=1.66056610,-27,kg,）若不计光子动量，求：,（1）铀核与粒子回转半径之比R,U,R,；,（2）粒子动能为多少？,239,Pu,94,239,Pu,94,解,：（1）射出,粒子过程中 动量守恒,239,Pu,94,0=m,U,v,U,-m,v,(1),由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动半径公式得,R,U,=m,U,v,U,/q,U,B,R,=m,v,/q,B （2）,由,(1)(2)得 R,U,/R,=q,/q,U,=2/92=1/46,例9.,109/144,（2）核反应中释放核能为,E=mc,2,=(238.999655,-,234.99347-4.001509)931.5,=4.356MeV,由能转化和守恒定律知,E,kU,+E,k,=E-0.09=4.266MeV,p,U,=p,由E,K,=1/2mv,2,=p,2,/2m,E,KU,/E,K,=m,/m,U,=4/235,粒子动能为,E,K,=(E,kU,+E,k,)m,U,(m,+m,U,),=4.266 235 239=4.195(MeV),110/144,04年广东5,中子n、质子p、氘核D质量分别为 现用光子能量为E,射线照射静止氘核使之分解，反应方程为 若分解后中子、质子动能可视为相等，则中子动能是（）,A,.,B,.,C,.,D,.,C,111/144,1以下说法中正确是（）,A质子与中子质量不等，但质量数相等,B两个质子间，不论距离怎样，核力总是大于,库仑力,C同一个元素原子核有相同质量数，但中,子数能够不一样,D除万有引力外，两个中子之间不存在其它相,互作用力,A,江苏高考1,112/144,19.8粒子和宇宙,113/144,教学目标,1、知识与技能,（1）了解组成物质“基本粒子”及粒子物理发展史；,（2）初步了解宇宙演化过程及宇宙与粒子友好统一。,2、过程与方法,（1）感知人类（科学家）探究宇宙奥秘过程和方法；,（2）能够突破传统思维重新认识客观物质世界。,3、情感、态度与价值观,（1）让学生真正感受到自然友好统一并深知创建友好社会必要性；,（2）培养学生科学探索精神。,114/144,教学重点：,了解组成物质粒子和宇宙演化过程,教学难点：,各种微观粒子模型了解,教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。,教学用具：,（1）Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等；,（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。,115/144,第十九章 原子核,第八节 粒子和宇宙,116/144,比比谁小,分子由_组成，不一样原子组成_分子，相同原子组成_分子。,原子是由位于中心_和核外高速旋转_组成。,（电子带_电，原子核带_电）,原子核是由_和_组成。,（质子带_电，中子_电）,质子和中子都是由_组成。,原子,化合物,单质,原子核,电子,负,正,质子,中子,不带,夸克,正,117/144,盖尔曼,（,夸克,）,118/144,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,）,发觉各种微粒科学家,119/144,一、“基本粒子”不基本,120/144,1995美国费米国家加速器试验室证实了顶夸克(Top Quark)存在,121/144,二、发觉新粒子,122/144,粒子分类,分类,自旋,泡利不相容原理,统计规律,费米子,(电子 质子 中子 各种重子),半整数,1/2，3/2，,服从,费米狄拉克统计分布,玻色子,(光子,介子,K介子、,介子),整数,0 或 1 等,不服从,玻色 爱因斯坦统计分布,1.按自旋分类,2.共振态粒子 寿命极短（约10,-23,s）,123/144,万有引力,电磁力,弱相互作用,强相互作用,引力子,光子,轻子,强子,4.按相互作用分类,(,参加),正、反粒子物理量绝对值都相同，但一些物理量(如电荷、磁矩等)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,124/144,分类,正反粒子,自旋,电荷量,e,重子数B,轻子数,寿命10,-6,s,轻 子,电子子,子,1/2,-1 +1,-1 +1,-1 +1,0,0,0,0,-1 +1,稳定,2.2,2.3,中,微,子,稳定,轻子（,共12种,）,中微子系中性粒子，质量为零，只参加弱相互作用。,说明,125/144,分类,粒子名称,自旋,介子,、K介子等,整数,玻色子,重子,核子,质子、中子及其反粒子,1/2,(超子 3/2),费密子,超子,超子及反粒子,强子分类,K 介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发觉以下现象,协同产生:一个超子总是和一个或几个K介子同时产生。,奇异粒子协同产生过程极快(约为10,-23,s),表明是在强,相互作用下进行；而衰变过程很慢(寿命约为10,-8,10,-10,s)，表明是在弱相互作用下进行。,126/144,强子结构夸克模型,下夸克,d,上夸克,u,奇夸克,s,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,127/144,三、夸克模型,128/144,比如 质子 奇异粒子,+,介子,夸克,质量,电荷,e,自旋,重子数,同位旋,同位旋分量,奇异数,超荷,粲数,底数,顶数,d,下夸克,0.008,-1/3,1/2,1/3,1/2,-1/2,0,+1/3,0,0,0,u,上夸克,0.004,2/3,1/2,0,+1/3,0,0,0,s,奇夸克,0.15,-1/3,0,0,-1,-2/3,0,0,0,c,粲夸克,1.5,2/3,0,+1/3,+1,0,0,b,底夸克,4.7,-1/3,0,+1/3,0,+1,0,t,顶夸克,174,2/3,0,+1/3,0,0,+1,129/144,1.质子,(uud),电荷,重子数,奇异数,自旋,同位旋,夸克,质量,电荷,e,自旋,重子数,同位旋,同位旋分量,奇异数,超荷,粲数,底数,顶数,d,下夸克,0.008,-1/3,1/2,1/3,1/2,-1/2,0,+1/3,0,0,0,u,上夸克,0.004,2/3,1/2,0,+1/3,0,0,0,s,奇夸克,0.15,-1/3,0,0,-1,-2/3,0,0,0,c,粲夸克,1.5,2/3,0,+1/3,+1,0,0,b,底夸克,4.7,-1/3,0,+1/3,0,+1,0,t,顶夸克,174,2/3,0,+1/3,0,0,+1,130/144,2.奇异粒子,（uus）,电荷,重子数,奇异数,自旋,夸克,质量,电荷,e,自旋,重子数,同位旋,同位旋分量,奇异数,超荷,粲数,底数,顶数,d,下夸克,0.
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