2022年高三物理 第二十二章 原子核五、核反應、核能(第一課時)

上傳人:xt****7 文檔編號:105026995 上傳時間:2022-06-11 格式:DOC 頁數(shù):5 大?。?7.02KB
收藏 版權(quán)申訴 舉報 下載
2022年高三物理 第二十二章 原子核五、核反應、核能(第一課時)_第1頁
第1頁 / 共5頁
2022年高三物理 第二十二章 原子核五、核反應、核能(第一課時)_第2頁
第2頁 / 共5頁
2022年高三物理 第二十二章 原子核五、核反應、核能(第一課時)_第3頁
第3頁 / 共5頁

下載文檔到電腦,查找使用更方便

9.9 積分

下載資源

還剩頁未讀,繼續(xù)閱讀

資源描述:

《2022年高三物理 第二十二章 原子核五、核反應、核能(第一課時)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2022年高三物理 第二十二章 原子核五、核反應、核能(第一課時)(5頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高三物理 第二十二章 原子核 五、核反應、核能(第一課時) ●本節(jié)教材分析 在學生理解了天然放射現(xiàn)象的本質(zhì)是某些元素的原子核自發(fā)地產(chǎn)生核轉(zhuǎn)變,進而說明用人工控制的某些粒子轟擊原子核也可以使其發(fā)生轉(zhuǎn)變,即原子核可以實現(xiàn)人工轉(zhuǎn)變.在了解原子核自發(fā)和人工轉(zhuǎn)變的基礎上,介紹核反應的一般概念,并注意讓學生了解核反應中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒的規(guī)律. 核能的教學中應注意“一定的質(zhì)量m和一定的能量mc2相對應”的觀點,還應讓學生注意,原子核在變化時,其變化前后的總質(zhì)量是不同的,這種質(zhì)量差異對應的就是核反應中所吸收或放出的能量.還應注意向?qū)W生說明,原子核反應中的質(zhì)量虧損并不破壞質(zhì)量守恒定律,因為一

2、定的質(zhì)量和一定的能量相對應. 另外,核能的計算中要注意單位的換算,如原子質(zhì)量單位和千克的關系,焦耳和電子伏的關系. 為了說明為什么有些核反應釋放能量,有些核反應吸收能量,本教材沒有采用以往學生較難理解的“結(jié)合能”的概念來講解這部分內(nèi)容,而是利用質(zhì)量虧損的概念引入“核子平均質(zhì)量”來講解這部分內(nèi)容.課本插圖中的曲線實質(zhì)與平均結(jié)合能曲線是一樣的,但可能更利于學生理解. ●教學目標 一、知識目標 1.知道原子核的人工轉(zhuǎn)變及核反應的概念和規(guī)律. 2.理解核能的概念,知道核反應中的質(zhì)量虧損. 3.知道愛因斯坦的質(zhì)能方程,理解質(zhì)量與能量的關系. 二、能力目標 會根據(jù)質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的概念

3、計算核反應中釋放的核能. 三、德育目標 認識開發(fā)和利用核能對解決人類能源危機的重要意義. ●教學重點 核能的概念.愛因斯坦的質(zhì)能方程. ●教學難點 質(zhì)量虧損及愛因斯坦的質(zhì)能方程的理解. ●教學方法 本節(jié)以教師講授為主,輔之以學生課堂練習.先從原子核的天然衰變引出原子核的人工轉(zhuǎn)變,進而引入核反應的概念,總結(jié)出核反應遵從的規(guī)律;從核反應中的γ輻射引入核能的概念,再從核反應中的質(zhì)量虧損引出愛因斯坦質(zhì)能關系,最后說明在核反應中釋放能量與質(zhì)量虧損密切相關,給出公式ΔE=mc2 再通過學生的課堂練習加以鞏固. ●教學用具 無特殊教具 ●課時安排 1課時 ●教學過程 一、引入新課

4、 [教師提問]放射性的本質(zhì)是什么? [學生回答]原子核的天然衰變. [教師提問]那能否利用人工方法使原子核發(fā)生變化呢? [學生思考]… 本節(jié)課就來研究原子核人工轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的核反應以及所引起的能量變化——核能. 二、新課教學 (一)核反應 [教師提問]如果要人工轉(zhuǎn)變原子核,那用什么辦法呢? [學生猜想]用類似于炮彈的東西去轟擊它,看能否把它敲開. [教師點撥]原子核那么小,用什么作“炮彈”呢? [學生回答]只能用天然放射線中的微觀粒子. [教師點撥]那α、β、γ粒子都可以作“炮彈”嗎? [學生思考]… [教師點撥]盡管β、γ粒子的速度很大,但它們的質(zhì)量很小,能量也較小

5、,它們與原子核作用時一般不能引起原子核的轉(zhuǎn)變,而α粒子由于質(zhì)量和能量較大,它與原子核作用時很容易使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變,因此通常用α粒子作為“炮彈”轟擊原子核就可以使原子核實現(xiàn)人工轉(zhuǎn)變.這個過程就是一種核反應. 1.定義 在核物理學中,原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程,稱為核反應. 2.原子核的人工轉(zhuǎn)變 (1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(1919年) 147N+42He→178O+11H(質(zhì)子) (2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(1932年) 94Be+42He→126C+10n(中子) [教師點撥]在上面兩個核反應中,反應前后反應物與生成物的核電荷數(shù)及質(zhì)量數(shù)有什么關系? [學

6、生回答]反應物與生成物的核電荷數(shù)及質(zhì)量數(shù)總和不變,即守恒. 3.核反應遵循的規(guī)律:質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒 [教師點撥]在核反應中雖然質(zhì)量數(shù)守恒,但反應前后原子核的總質(zhì)量并不守恒. 科學家研究證明,氘核雖然由一個中子和一個質(zhì)子組成,但氘核的質(zhì)量并不等于一個中子和一個質(zhì)子的質(zhì)量之和,精確計算表明:氘核的質(zhì)量比一個中子和一個質(zhì)子的質(zhì)量之和要小一些,這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損,只有在核反應中才能明顯的表現(xiàn)出來. 4.核反應的特點:存在質(zhì)量虧損 核反應前后原子核的質(zhì)量之差叫做質(zhì)量虧損(用Δm表示) [教師點撥]我們知道,在化學反應中往往要伴隨吸熱或放熱,這引起分子或原子的能量發(fā)生變化,這種能量就是我

7、們通常所說的化學能.在核反應中也伴隨能量的變化,這種能量就是核能,它要比化學能巨大的多. 例如:一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時,要放出2.2 MeV的能量,這個能量以γ光子的形式輻射出去.而兩個氫原子結(jié)合成氫分子釋放的化學能只不過幾個電子伏. (二)核能 1.什么是核能?與核反應相聯(lián)系的一種能量. 2.核能的特點: (1)與原子核的變化相聯(lián)系,只有在核反應中才能體現(xiàn)出來. (2)核能是非常巨大的.屬于非常規(guī)能源. [教師點撥]在核反應中既伴隨巨大能量的釋放,又伴隨一定的質(zhì)量虧損,這說明質(zhì)量與能量之間有某種聯(lián)系,愛因斯坦的相對論回答了這個問題. 3.愛因斯坦質(zhì)能方程 相對論指出

8、,物體的能量(E)和質(zhì)量(m)之間存在著密切的關系,即 E=mc2式中 c為真空中的光速 關于質(zhì)能方程的理解: 這個方程中c是真空中的光速,m是物體的質(zhì)量,E是物體的能量.該方程表明:物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比.由于c2這個數(shù)值十分巨大,因而物體的能量是十分可觀的、質(zhì)量為1 kg的物體所具有的能量為9×1016 J,這一能量相當于一個100萬kW的發(fā)電廠三年的發(fā)電量.對此,愛因斯坦曾說過:“把任何慣性質(zhì)量理解為能量的一種貯藏,看來要自然得多.”物體貯藏著巨大的能量是不容置疑的,但是如何使這樣巨大的能量釋放出來?從愛因斯坦質(zhì)能方程同樣可以得出,物體的能量變化ΔE與物

9、體的質(zhì)量變化Δm的關系:ΔE=Δmc2. 4.核反應中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量:ΔE=Δm c2 [例題]計算2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成氦核時釋放的能量 已知:1個質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.007277 u,1個中子的質(zhì)量mn=1.008665 u.組成氦核的這四個核子的總質(zhì)量為4.031884 u,但氦核的質(zhì)量為4.001509 u. 這里u表示原子質(zhì)量單位,1 u=1.660566×10-27 kg. 由上述數(shù)值,可以求出氦核的質(zhì)量虧損Δm=4.031884 u-4.001509 u=0.030375 u. 在原子核物理學中,核子與核的質(zhì)量通常都是用原子質(zhì)量單位表示,而核能通常用兆

10、電子伏表示.按質(zhì)能方程可以求出1 u的質(zhì)量虧損所釋放的能量為931.5 MeV,所以,2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成氦核時釋放的能量為: ΔE=Δm c2=0.030375×931.5 MeV =28.3 MeV. [練習](由學生自己完成):氘核的質(zhì)量為2.013553 u,由此計算一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時釋放的核能. 解:mn=1.008665 u,mp=1.007277 u. 中子和質(zhì)子的質(zhì)量和:2.015941 u. 質(zhì)量虧損Δm=2.015941 u-2.013553 u=0.002388 u. 釋放核能ΔE=Δmc2=0.002388×931.5 MeV =2

11、.22 MeV. 注意:核能的計算中要注意單位的換算,如原子質(zhì)量單位和千克的關系,焦耳和電子伏的關系. 三、小結(jié) 原子核既可以天然衰變,也可以人工轉(zhuǎn)變,使原子核發(fā)生變化的過程叫核反應.在核反應中存在質(zhì)量虧損同時伴隨巨大能量的釋放.這是因為自然界中物體的質(zhì)量和能量間存在著一定關系:E=mc2,可見物質(zhì)世界貯藏著巨大能量.問題是,如何使貯藏的能量釋放出來.人類以前利用的是燃料燃燒時釋放的化學能.在發(fā)生化學反應時,是原子外層電子的得失.這種情況下,人類獲取的能量可以說屬于原子的“皮能”.在核反應時,可以產(chǎn)生較大一些的質(zhì)量虧損,從而使人類獲得了大得多的能量.這里的變化,屬于原子核的變化,相應的

12、能量稱作原子核能.由前述二例可以看出,核反應中的質(zhì)量虧損仍然是十分有限的.換句話說,即物體貯藏的能量是巨大的.迄今為止,人類所利用的能量還只是很小的一部分.如果,人類在探索中,能掌握新的方式,以產(chǎn)生更大的質(zhì)量虧損,也就必然能夠獲得更為可觀的能量. 四、布置作業(yè) 練習三2、3、4 五、板書設計 (一)核反應 1.定義:原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程,稱為核反應. 2.原子核的人工轉(zhuǎn)變——用人工方法使原子核發(fā)生變化的過程. (1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(1919年) 147N+42He→178O+11H(質(zhì)子) (2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(1932年) 94B

13、e+42He→126C+10n(中子) 3.核反應遵循的規(guī)律:質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒. 4.核反應的特點:質(zhì)量虧損——核反應前后原子核的質(zhì)量之差(用Δm表示) (二)核能 1.什么是核能?與核反應相聯(lián)系的一種能量. 2.核能的特點: (1)與原子核的變化相聯(lián)系,只有在核反應中才能體現(xiàn)出來. (2)核能是非常巨大的,屬于非常規(guī)能源. 3.愛因斯坦質(zhì)能方程 E=mc2式中 c為真空中的光速 4.核反應中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量:ΔE=Δm c2 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設計 1.在下列4個核反應式中,x表示中子的是哪些 A.147N+42He→178O+x B.2713Al+42

14、He→3015P+x C.21H+31H→42He+x D.23592U+x→9038Sr+13654Xe+1010n 2.用中子轟擊鋁27,產(chǎn)生鈉24和X;鈉24具有放射性,它衰變后變成鎂24,則這里的X和鈉的衰變分別是 A.質(zhì)子、α衰變 B.電子、α衰變 C.α粒子、β衰變 D.正電子、β衰變 3.下面說法正確的是 A.α粒子轟擊氮核,發(fā)現(xiàn)了中子 B.α粒子轟擊鈹核,產(chǎn)生了高能質(zhì)子,再轟擊石蠟,釋放出中子 C.用α粒子轟擊鈹核,釋放出的是中子 D.中子是首先由查德威克于1919年命名的 4.目前能夠在實際上作為巨大能源的原子核能是 A.重核裂變時放出的能量 B

15、.輕核聚變時放出的能量 C.熱核反應時放出的能量 D.放射性元素放出的射線能量 5.靜止的氡核22286Rn放出α粒子后變成釙核21884PO,α粒子動能為Eα,若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動能,真空中的光速為c,則該反應中質(zhì)量虧損為 A.· B.0 C.· D.· 6.能釋放原子能的核反應是 A.重核分裂成中等質(zhì)量的核 B.核子結(jié)合成原子核 C.反應前的總質(zhì)量大于反應后的總質(zhì)量 D.原子核分解成核子 7.完成下列核反應方程 A.105B+42He→137N+________ B.2713Al+________→2712Mg+11H; C.94Be+________→126C+10n D.147N+42He→178O+________. 8.23892U衰變成23492Th,把靜止的23892U放在勻強磁場中,衰變后Th 核的速度方向與磁場方向垂直.生成的粒子動能為ΔE, (1)寫出衰變方程. (2)衰變后Th核的軌道半徑與粒子的軌道半徑之比為多少? (3)衰變過程中放出的能量多大? 參考答案:1.BCD 2.C 3.C 4.A 5.C 6.ABC 7.略 8、(1)23892U→23490Th+42He(2)1∶45(3)119ΔE/117

展開閱讀全文
溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

相關資源

更多
正為您匹配相似的精品文檔
關于我們 - 網(wǎng)站聲明 - 網(wǎng)站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網(wǎng)站客服 - 聯(lián)系我們

copyright@ 2023-2025  zhuangpeitu.com 裝配圖網(wǎng)版權(quán)所有   聯(lián)系電話:18123376007

備案號:ICP2024067431-1 川公網(wǎng)安備51140202000466號


本站為文檔C2C交易模式,即用戶上傳的文檔直接被用戶下載,本站只是中間服務平臺,本站所有文檔下載所得的收益歸上傳人(含作者)所有。裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對上載內(nèi)容本身不做任何修改或編輯。若文檔所含內(nèi)容侵犯了您的版權(quán)或隱私,請立即通知裝配圖網(wǎng),我們立即給予刪除!