高二物理人教版选修3-5课件：第十九章 原子核
高中物理 第十九章 原子核 第1节 原子核的组成讲义(含解析)新人教版选修3-5-新人教版高二选修3
第1节原子核的组成1.物质发射射线的性质称为放射性。
放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象。
2．α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流。
3．原子核由质子和中子组成。
1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子，1932年查德威克证实了中子的存在。
4．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人们研究原子核结构的序幕。
一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性。
2．物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。
3．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。
4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。
二、三种射线1．α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的110，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。
2．β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。
3．γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。
三、原子核的组成1．质子的发现卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。
2．中子的发现(1)卢瑟福预言：原子核内可能还存在另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫做中子。
(2)查德威克用α粒子轰击铍(49Be)原子核获得了中子。
3．原子核的组成原子核由质子、中子组成，它们统称为核子。
4．原子核的电荷数(Z)等于原子核的质子数，等于原子序数。
5．原子核的质量数(A)等于质子数与中子数的总和。
6．原子核的符号表示A X，其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数。
人教版高中物理选修3-5课件19.7核聚变
（每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立 方米的水，大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来 制取，地球上锂储量有2000亿吨）
3、轻核聚变更为安全、清洁
（高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的 氦是没有放射性的。废物主要是泄露的氚，高速 中子、质子与其他物质反应生成的放射性物质， 比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理）
聚变反应又叫热核反应
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
普通炸药
爆炸
铀235 外壳
原
子 弹
Ｕ235
裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置
2 1
H31
H42
He
01n
氢弹爆炸形成的磨姑云
核聚变普遍存在于宇宙中
二、受控热核反应——核聚变的利用
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
2 1
H
3 1
H42
He
01n
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
m
m D
m T
(m
m ) n
0.018884u
E mc2 0.01884 931.5MeV
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人教版选修3-5
第十九章原子核
第七节核裂变
一、核聚变（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。
2 1
H31H42
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
铀核的裂变
发现 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。
裂变产物：多种多样
+
++
Байду номын сангаас
重核的裂变只发生在人 为控制的核反应中，自 然界不会自发的产生
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程式：
求： （1）一个铀核裂变释放的能量 解 亏损质量：
释放能量：
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程式：
求： （2）试计算1kg铀235全部裂变时所释放的能量？
解 1kg铀中含铀核数量为： N个铀核裂变放出能量为：
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡 和氪，同时放出三个中子，其核反应方程式：
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应的过程
如图为核裂变示意图
（1）重核裂变是一种天然现象吗？ （2）只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ 重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反 应中只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应
定义：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去 的过程，叫做核裂变的链式反应。
根据链式反应的原理，似乎任何铀块只 要有中子进入，都能发生链式反应
但事实并非如此
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修35课件：第十九章 2 放射性元素的衰变
能量,原子核放出一个 γ 光子不会改变它的质量数和电荷数,不能单
独发生 γ 衰变。
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1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。
2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。
人体危害很小。但 γ 射线频率很大,能量很高,因而使用不当时,对人
体危害较大。所以对人体危害最大的是高能量的电离辐射,应尽量远
离。
二、半衰期
1.定义
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间,叫作这种元
素的半衰期。
2.公式
用希腊字母 τ 表示半衰期,剩余原子核数目
素质量 m 余=m
1
原( ) 。
的原子核。
典题例解
【例 2】 为测定某水库的存水量,将一瓶放射性同位素溶液倒
入此水库。已知该溶液 1 min 衰变 8×107 次,该放射性同位素的半衰
期为 2 天。
经 10 天后,从水库中取出 1 m3 的水,测得 1 min 衰变 1 000
次,则该水库存水量为
。
解析:设原放射性元素质量为 m0,10 天后的质量为 m,水库共有 V
(2)同理,钍 234 发生一次 β 衰变放出的 β 粒子与产生的新核的
动量大小相等,方向相反,即总动量为零,可是,β 粒子带负电,新核带
正电,它们衰变后的速度方向相反,但受的洛伦兹力方向相同,所以,
它们的两个轨迹圆是内切的,且 β 粒子的轨道半径大于新核的轨道
半径,它们的轨迹示意图如图乙所示,其中,c 为 β 粒子的轨迹,d 为新
高中物理选修3-5优质课件：19.6 核裂变
1.(核裂变及链式反应)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中的一种裂变反 应为 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n，下列说法正确的有
√A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B.铀块体积对链式反应的发生无影响
√C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
(2)核电站发电有什么优点？
答案 核电站发电的优点 ①消耗的核燃料少. ②作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量所能提供的能量大. ③对环境的污染要比火力发电小.
知识深化
1.核电站的主要部件及作用
组成部分
材料
裂变材料(核燃料)
浓缩铀
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水)
作用 提供核燃料 使裂变产生的快中子减速
知识深化
1.常见的裂变方程 (1)29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n (2)29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子. 3.铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应.
A.15440Xe＋3963Kr C.15461Ba＋9338Sr
B.15461Ba＋9326Kr
√D.15440Xe＋3984Sr
解析 根据核反应中的质量数和电荷数守恒可知，a和b的总质量数应为235＋1－2＝ 234，总质子数应为92，A项中质量数为140＋93＝233， B项中质量数是141＋92＝233， C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94， D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92.综上可知，答案为D.
人教版 高二物理 选修3-5 第十九章：19.1-原子核的组成-19.2放射性元素的衰变-19.3探
19.1-3 《原子核的组成放射性元素的衰变探测射线的方法》导学案编写：审阅：【学习要求】1.知道什么是放射性及放射性元素。
2.知道三种射线的性质，知道原子核的组成，会正确书写原子核符号。
3.知道原子核的衰变，会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义。
4.知道两种衰变的规律，能够熟练写出衰变方程。
5.知道放射线的粒子能使气体或液体电离、使照相底片感光、使荧光物质产生荧光。
6.了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。
7.通过模型的探究，经历分析和解决问题的过程，体会物理学的研究方法。
【学习过程】第一课时一、天然放射现象自学P65，完成下列填空1.1896年，法国物理学家_________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。
后来，玛丽居里发现能够发出更强射线的新元素___、_______。
2.物质发射射线的性质称为________，具有放射性的元素称为____________，.放射性元素自发地发出射线的现象，叫做_________.二、射线到底是什么【思考】将放射源放入铅做的容器中，让射线只能从容器中的小孔中射出，成为细细的一束。
怎样判断射线是否为带电粒子流？如图所示，如果α射线、β射线都是带电粒子流，判断它们分别带什么电荷。
种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e-e0质量4m pm p=1.67×10-27 kg1840pm静止质量为零速度0.1c0.9c c在电场或磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝最强穿透几厘米的铅板3.如果一个元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在还是以化合物形式存在，都具有放射性。
由于元素的化学性质决定于原子的核外电子，这就说明射线与这些电子无关，射线来自________,说明原子核内部是有结构的。
三、原子核的组成1.原子核由_________和_________组成，它们统称为_________，其中_________带正电，_________不带电.2.原子核的数学符号为X AZ ，其中_________为元素符号，A 表示_________，Z 表示_________. (1)原子核中的两个整数①质量数A ：等于质子数和中子数之和，即核子数；②电荷数Z ：等于质子数. (2)原子核中的两个等式①核电荷数(Z)=质子数=元素的原子序数=核外电子数②质量数(A)=核子数=质子数+中子数3.具有相同质子数、不同中子数的原子互称_________.原子核内的质子数决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同.例如氢的三种同位素：氕(H 11)、氘(H 21)、氚(H 31).巩固练习1.用符号表示以下原子核： 铀238（ ） 有6个中子的碳原子核（ ） 质量数为14的碳原子核（ ） 电荷数为8质量数为17的原子核（ ） α粒子（ ）2.说出以下原子核的质子数、中子数： 钾40 （ 、 ） Cu 6629（ 、 ）Rn 22286（ 、 ）3.常见粒子符号：①α粒子(即氦核)：He 42 ②质子(即氢核)：H 11或P 11 ③中子：n 10 ④电子：e 01 4. 已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈现中性，它核外有几个电子？(4)Ra 22888是镭的一种同位素，让Ra 22688和Ra 22888以相同速度垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？第二课时四、原子核的衰变1.衰变：原子核放出α粒子或β粒子后，就变成新的__________，这种变化就叫原子核的衰变，原子核的自发衰变分为两种，一种是__________衰变，另一种叫__________衰变.2.大量观察表明，原子核衰变时__________和__________守恒.3. α衰变的一般方程：____________________. β衰变的一般方程：____________________.4.β衰变的实质： 其转化方程是： α衰变的实质：【问题】为什么γ射线经常伴随α射线和β射线产生？【疑难解析】.对α衰变和β衰变的实质的正确理解 剖析：（1）原子核放出α粒子或β粒子后，就变成了新的原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变.α粒子、β粒子及γ粒子都是从原子核里发射出来的，但不能认为原子核是由这些粒子组成的，原子核是由质子和中子组成的. （2）α衰变的实质是原子核中的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的，α衰变的方程为X A Z →Y A Z 42--+He 42，实质是n H 101122+→He 42.（3）β衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和电子，放出高速电子流，β衰变的方程为X AZ →e Y AZ 011-++，实质是n 10→e H 0111-+.（4）在发生α、β衰变的过程中，由于新核处于不稳定状态，它要通过辐射光子而达到稳定的状态，因此γ射线总是伴随α、β衰变而产生.巩固练习1.写出下列各放射性元素的β衰变方程： （1）Bi 23483（铋核） （2）Po 21084（钋核）2.写出下列各放射性元素的α衰变方程： （1）Th 23490（钍核） （2）Cu 6629（铜核）3.U 23892（铀核）衰变为Rn 22286（氡核）要经过几次α衰变，几次β衰变？4.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两条如图19-2-4中所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向。
人教版高中物理选修3-5第19章 第1节 原子核的组成课件
原子核
第十九章 原子核
〔情 景 切 入〕 我们已经知道，原子是由原子核和核外电子组成的。天然放射现象让人们 认识到小小的原子核也具有复杂的结构，原子核内蕴藏着巨大的能量。你想了 解原子核的奥秘吗？让我们一起走进核世界吧。
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第十九章 原子核
〔知 识 导 航〕 本章从天然放射现象入手，通过研究三种射线(α射线、β射线、γ射线)的性 质及来源，揭示原子核内部是有结构的，卢瑟福揭示了原子核是由质子、中子 组成的。
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第十九章 原子核
知识点 3 原子核的组成 1．质子的发现
质子
原子核
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第十九章 原子核
2．中子的发现
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第十九章 原子核
3．原子核的组成 (1)原子核由__质__子____和__中__子____组成，组成原子核的__质__子____和___中__子___ 统称为核子。 (2)质子带一个单位的 __正____电荷，中子不带电，质子和中子质量几乎 __相__等____，都等于一个质量单位。 (3)核电荷数＝质子数(Z)＝元素的_原__子__序__数_____＝核外电子数。 4．同位素 具 有 相 同 的 __质__子__数____ 而 ___中__子__数___ 不 同 的 原 子 ， 在 元 素 周 期 表 中 处 于 __同__一__位__置____，它们互称为同位素。例如，氢有三种同位素11H、21H、31H。
B．②表示β射线，③表示α射线
C．④表示α射线，⑤表示γ射线
D．⑤表示β射线，⑥表示α射线
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第十九章 原子核
解析：α带正电，β带负电，γ不带电，γ射线在磁场中一定不偏转，②⑤为γ 射线；如左图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，①为β射线，③为α 射线；在如右图所示磁场中，由左手定则判断，α射线向左偏，β射线向右偏， 即④为α射线，⑥为β射线，故正确选项是C。
人教版高中物理选修3-5课件：19.6、19.7核裂变、核聚变 (共22张PPT)
〓
裂变
铀核的裂变 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：
+ → + +
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
• • • •
写重核裂变方程应注意什么？ （1）满足“质量数、核电荷数”守恒； （2）只能用“ ”，不能用“=”； （3）两边的中子不能约去
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。
• 链式反应:核裂变释 放出能量的同时，平 均每次可以放出2—3 个中子，这些中子又 轰击其他核，使之发 生裂变，这样不断继 续，使裂变反应就会 持续进行，就形成了 裂变的链式反应（原 子弹就是利用重核的 裂变）
原子弹
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．
m 和m3,那么,当一个质子和一个中子结合
2
成一个氘核时,释放的能量是( A．m C．(m3-m2-m1) B．(m1+m2)
)
D．(m1+m2-m3)
核裂变
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
人教版高二物理选修3-5课件19.7核聚变
重核裂变 轻核聚变
比较容易 进行人工
控制 很难控制
29352U＋10n―→15446Ba＋8396Kr ＋310n 29352U＋10n―→15364Xe＋9308Sr ＋1010n
21H ＋31H ―→42H e＋10n
课堂小结：
1、核聚变 2、聚变的利用 3、核反应类型的判断
练习
1、关于我国已建成生产的秦山和大亚湾核电站， 下列说法正确的是 ( ）
A．它们都是利用核聚变释放核能 B．它们都是利用核裂变释放核能 C．两者的核燃料都是纯铀235 D．前者是利用核聚变释放核能，后者是利用 核裂变释放核能
2、下列核反应方程中，符号“X”表示中子的是
()
❖
A．30
15
P1340
Si
X
❖
B．12 H
13H
4 2
He
X
❖
C.
235 92
U＋
1 0
n
→ 15461
F
C B
E D
O
Fe
核子的比结合能随质量数的变化
核子平均质量
A
A
D E
F
A
C
B
O
Fe
Z
核子的平均质量随原子序数的变化
4 产生聚变的条件:
使原子核间的距离到达10实15现m的方法有:
1、用加速器加速原子核； 不经济
２、把原子核加热到很高的温度； 108～109K
所以，聚变反应又叫热核反应
5 核聚变的利用——氢弹
课后作业：
❖ 1、导学教程P56 ❖ 2、课时作业（十七）、（十八）
谢 谢 大 家！！！
Ba＋
92 36
高中物理第十九章原子核章末小结课件新人教版选修3_5
典例 1 (多选)(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有
A．23982U→23940Th＋42He 是α衰变 B．147N＋42He→178O＋11H 是β衰变 C．21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变 D．8324Se→8326Kr＋2－01e 是重核裂变
3 2
He的质量为3.0150u，
1 0
n的质量为1.0087u,1u＝931MeV/c2。氘核聚变
反应中释放的核能约为
( B)
A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
解析：在核反应方程21H＋21H→32He＋10n中 反应前物质的质量m1＝2×2.013 6 u＝4.027 2 u 反应后物质的质量m2＝3.015 0 u＋1.008 7 u＝4.023 7 u 质量亏损Δm＝m1－m2＝0.003 5 u 则氘核聚变释放的核能为 E＝931×0.003 5 MeV≈3.3 MeV，选项B正确。
OA间的距离为
L 2
，α粒子的质量为m，电荷量为q，氡核的质量
为m0。 (1)写出镭核的衰变方程。
(2)如果镭核衰变时释放的能量全部转化为α粒子和氡核的
动能，求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。
• 解题指导：动量守恒定律结合带电粒子在匀强磁场中的运动规律求 解。
解析：(1)镭核的衰变方程为22868Ra→22826Rn＋42He。
2．(2018·天津卷，1)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8
月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供
先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是