十八、原子和原子核（2）
【課題】原子核
【目標】
1、了解天然放射現象，知道三種射線的本質和特性，掌握核衰變的特點和規律；
2、知道原子核人工轉變的原理，了解質子、中子和放射性同位素的發現過程。
3、知道原子核的組成和核力的概念；理解核能的概念，知道獲得核能的兩種途徑。
【導入】
一、天然放射現象
1、發現過程：1896年貝克勤耳發現天然放射現象，從此，揭開了人類研究原于核結構的序幕．居里夫婦對鈾和鈾的各種礦石的研究發現了釙和鐳．之后，人們通過對天然放射現象的進一步研究，發現了原子序數大于83的所有天然存在的元素，都有放射性．原子序數小于83的天然存在的元素，有的也有放射性．放射出來的射線共有三種：α射線、β射線和γ射線．
2、三種射線的本質和特性
二、原子核的衰變
1、衰變：原子核自發地放出某種粒子而轉變為新核的變化．
2、衰變規律：α衰變 X→ Y+ He ； β衰變 X→ Y+ e
3、α衰變和β衰變的實質
4、γ射線：總是伴隨α衰變或β衰變產生的，不能單獨放出γ射線．γ射線不改變原子核的電荷數和質量數．實質是元素在發生α衰變或β衰變時產生的某些新核由于具有過多的能量（核處于激發態），向低能級躍遷而輻射出光子．
5、半衰期
放射性元素的原子核有半數發生衰變需要的時間，它是大量原子核衰變的統計結果，不是一個原子發生衰變所需經歷的時間．
決定因素：由原子核內部的因素決定，與原子所處的物理狀態（如壓強、溫度等）或化學狀態（如單質或化合物）無關．
四、原子核的人工轉變：
用高能粒子轟擊靶核，產生另一種新核的反應過程，其核反應方程的一般形式為：
1、質子、中子的發現： N+ He→ O+ H； Be+ He→ C+ n
2、放射性同位素和正電子的發現：1934年約里奧?居里夫婦用a粒子轟擊鋁核產生一種新的放射性元素，此后人們認識到放射性同位素可用人工核反應制�。�
Al+ He→ P+ n P→ Si+ e
3、探測射線的方法：
（1）威耳遜云室；（2）氣泡室；（3）蓋革計數器等（見課本P73-74）
4、放射性同位素的應用：
（1）利用它的射線；（2）做示蹤原子。（見課本P76-78）
五、核反應
某種元素的原子核變為另一種元素的原子核的過程叫做核反應．常見的核反應分為衰變、人工轉變、裂變和聚變等幾種類型．
六、核力和核能
1、核力是核子之間的引力．核力與核子是否帶電無關；是一種強相互作用；也是一種近程力（當兩個核子間距r＜2×10-15m時才發生作用）．只有相鄰的核子間才有核力作用．
2、核能．克服核力做功，使原子核分解為單個核子時吸收的能量，或若干個單個核子在核力作用下結合成原子核時放出的能量，叫原子核的結合能，簡稱核能．
例如 H+ n→ H+△E （△E=2.22 MeV）
2．核能的計算
根據愛因斯坦的質能方程 E=mc2或△E=△m c2
3．獲得核能的兩種途徑：
（1）重核的裂變：重核分裂成兩個（或兩個以上）中等質量核時要釋放能量，這種核反應叫裂變．
鈾核裂變的反應為： U+ n→ Xe+ Sr+ 2 n +217MeV
在一定條件下，如鈾塊大于臨界體積時，裂變反應是鏈式反應，會放出大量能量．原子彈爆炸是激烈的裂變反應．秦山核電站和大亞灣核電站也是利用裂變反應．
（2）輕核的聚變：輕核結合成質量較大的核的變化．
例如氘核和氚核聚合成氦核． H＋ H→ He＋ n＋17.6MeV
【導研】
[例1] （1） 如圖所示，a為未知的天然放射源，b為一張黑紙，C為水平放置的平行金屬板，板間有豎直方向較強的勻強電場，d為熒光屏，e為固定不動的顯微鏡筒．整個裝置放在真空中，實驗時，如果將電場E撤去，從顯微鏡內觀察到熒光屏上每分鐘閃爍的亮點數沒有變化．如果再將黑紙b移開，則從顯微鏡筒內觀察到的每分鐘閃爍的亮點數大為增加，由此可判定放射源a發出的射線為（ ）
A．β射線和γ射線 B．α射線和β射線
C．α射線和γ射線 D．α射線和X射線
（2）如圖,在有小孔的鉛盤中，放有能連續放出α、β、γ三種射線的放射性元素，放出的三種射線都打在孔對面屏M上的A點．要使三種射線分開，分別打在屏上的A、B、C三點（其中B到A的距離大于C到A的距離）可采取的措施是在屏與孔之間加上（ ）
A．重直紙面向里的勻強磁場 B．垂直紙面向外的勻強磁場
C．水平向右的勻強電場 D．水平向左的勻強電場
[例2] 镅( Am)是一種放射性元素，在其分裂過程中，會釋放出一種新的粒子，變成镎( NP)，由于放出的這種粒子很容易被空氣阻隔，因此不會對人體構成任何的危害，火警的報警系統就是利用這種粒子作為報警的重要工具，這種粒子是（ ）
A． 粒子 B．質子 C．中子 D．正電子
[例3] “軌道電子俘獲”也是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（稱為母核）俘獲一個核外電子，其內部一個質子變為中子，從而變成一個新核（稱為子核），并且放出一個中微子的過程，中微子的質量極小，不帶電，很難被探測到，人們最早是通過子核的反沖而間接證明中微子的存在的．關于一個靜止的母核發生“軌道電子俘獲”，衰變為子核并放出中微子，下面的說法中正確的是（ ）
A．子核的動量與中微子的動量相同 B．母核的電荷數小于子核的電荷數
C．母核的質量數等于子核的質量數 D．子核的動能大于中微子的動能
[例4] 對下列四個方程理解正確的是 ( )
① ； ②
③ ④
A．方程①是衰變方程，其中X是β粒子
B．方程②是裂變方程，其中X是質子，且釋放出核能
C．方程③是聚變方程，其中X是α粒子，且要吸收能量
D．方程④是人工核轉變方程，其中X是α粒子
[例5] 科學家發現在月球上含有豐富的 （氦3）。它是一種高效、清潔、安全的核聚變燃料其參與的一種核聚變反應的方程式為 。關于 聚變下列表述正確的是（ ）
A．聚變反應不會釋放能量 B.聚變反應產生了新的原子核
C．聚變反應沒有質量虧損 D.目前核電站都采用 聚變反應發電
[例6] 在原子物理的研究中經常用到核子平均結合能的概念，核子平均結合能是指質子、中子結合成某原子核時每個核子放出核能的平均值。下圖為核子平均結合能與原子序數Z的關系圖像．下列說法中正確的是（ ）
A．某原子核的核子平均結合能大，則其核子的平均質量小
B．某原子核的核子平均結合能大，則其核子的平均質量大
C．若D、E能結合成F，結合過程一定放出能量
D．若A能分裂成B、C，分裂過程一定吸收能量
【導練】
1、有關放射性元素半衰期的下列說法中正確的是（ ）
A．放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間
B．放射性元素的原子核全部發生衰變所用的時間的一半
C．兩個原子核有一個原子核發生衰變所用的時間
D．做示蹤原子的物質盡可能選用半衰期長一些的放射性元素
2、（08重慶卷）放射性同位素釷232經α、β衰變會生成氧，其衰變方程為
，其中（ ）
A．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3 C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2
3、下面說法中正確的是（ ）
A． （釷）經過一系列的α和β衰變，成為 ，鉛核比釷核少12個中子
Ｂ．β衰變的實質是核內的一個中子轉化為一個質子和一個電子
Ｃ．γ射線是波長很短的電磁波，它的貫穿能力很大
Ｄ．利用γ射線的電離作用，可檢查金屬內部有無砂眼或裂紋
4、（吉林省長白縣2010屆高三質量檢測）（1）寫出下列兩個核反應的反應方程
Al(鋁核)俘獲一個α粒子后放出一個中子.__________________________
α粒子轟擊 N (氮核)放出一個質子._____________________ _____
本文來自：逍遙右腦記憶 /gaosan/61871.html
相關閱讀：2012屆高考物理第一輪復習光的波動性學案
2012屆高考物理第二輪知識點牛頓第一定律 牛頓第三定律歸納總結
2012屆高考物理第一輪導學案復習：熱學
2012屆高考物理備考磁場復習教案
原子的核式結構