2019-2020学年高中物理第四章原子核 4.2 核衰变与核反应方程教案粤教版选修3-5.doc

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2.核衰变与核反应方程

点拨：
A B
X B-A1Y

0 1
e
YA
B- 1

11H

Z A 3
B- 2

24He
例3。如图所示是氢原子的能级图．若一群处于n=3激发态的氢原子跃迁到n=2激发态时发射出的是红光，则这群处于n=3激发态的氢原子发生跃迁还可能发射出（ B ）
A．红外线 B．紫外线 C．β射线
n ∞5 4
1 mg
P 32
15
随时间衰变的关
1.0
m/mg
系如图所示，请估算4 mg 0.8
的
32 15
P
经多少天的衰变后
0.6
还剩0.25 mg?
0.4
答：t＝48天
0.2
解见下页
0.00 10 20 30 40 50 60 t/day
解析：
由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应
方程：
30 15
P

第二节核衰变与核反应方程
一,原子核的衰变 1.原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的现象称为原子核的衰变. 2.放射性元素衰变时放出的射线共有三种:
三种射线的特点：
速度比较 : v

c 10
,
v

9c 10
,
v
c
1)α衰变和β衰变不能同时发生.ν射线是伴随α,β衰变而产生的.

核衰变与核反应方程

钋Ｐo
铍Ｂｅ
石蜡
α粒子
不可见粒子
质子
α粒子轰击铍产生的不可见粒子是什么？
核反应方程式
9 4
Be
4 2
He
162
C
01n
原子核的组成
原子核的组成
10－15m
质子
统称核子
中子
元素符号
质量数（核）电荷数
A Z
X
1 1
H
4 2
He
235 92
U
一、衰变
1.定义原：子核放出 α粒子或 β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变
2.种类：α衰变：放出α粒子的衰变，如
U 238
92
234 90
Th
4 2
He
β衰变：放出β粒子的衰变，如
92034Th
234 91
Pa
0 1
e
3．规律：原子核发生衰变时，衰变前后的
电荷数和质量数都守恒．
衰变
α衰变：
A Z
X
A4 Z 2
Y
4 2
He
方程
β衰变：
A Z
X
A Z 1
Y
0 1
e
说明：
思考：92238U(铀)要经过几次α衰变和β衰
变，才能变为少了多少？
82(206铅Pb)？它的中子数减

第四章--原子核反应

Q mc2 A a B b 14.087 13.136 14.908 7.289 5.03MeV
利用所给数据和Q方程，可求得：对于 Tp 4.67MeV Q 1 A
' 0

2 Aa AbTaTb A Tb 1 a Ta cos AB AB AB

Aa, bB
二体反应
1、历史上几个著名的核反应：
(1) 第一个人工核反应
或
14
N O p
14 17
N ( , p) O
17
1919年，卢瑟福
(2) 第一个在加速器上实现的核反应
p 7Li
1932年，考克拉夫和瓦耳顿
(3) 导致发现中子的反应
Be n C
Q 方程有什么用？由 Q 方程可以根据实验测量的入射、出射粒子的动能求得核反应能 Q。
有关Q方程的推导：
假定靶核静止，根据动量守恒定律： Pa Pb PB
Pa
2 PB Pa2 Pb2 2Pa Pb cos
Pb
PB

在非相对论情况下：
P mv
ji 1
Sb SB 合成为2，3 l f 取值为1，2，3，4
i
jf 1
考虑宇称守恒：即： 1l 1

高三物理核衰变和核反应方程

核衰变和核反响方程

★新课标要求

（一）知识与技术

1、知道放射现象的实质是原子核的衰变

2、知道两种衰变的基天性质，并掌握原子核的衰变规律

3、理解半衰期的观点

（二）过程与方法

1、能够娴熟运用核衰变的规律写出核的衰变方程式

2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）

（三）感情、态度与价值观

经过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不停的设疑培育学生对科学废寝

忘食的追求，进而引领学生进入一个美好的微观世界。

★教课要点

原子核的衰变规律及半衰期

★教课难点

半衰期描绘的对象

★教课方法

教师启迪、指引，学生谈论、沟通。

★教课器具：

投电影，多媒体协助教课设施

★课时安排

1课时

★教课过程

（一）引入新课

教师：同学们有没有听闻过画龙点睛的传说，或许将一种物质变为另一种物质。

学生谈论特别活跃，孙悟空，八仙，仙人；魔术，街头骗局。

评论：经过这样新奇的课题引入，给学生创建情形，能充分调换学生的踊跃性，挑起学生对未知知识的热忱。

教师：方才同学们讲的都很好，但都是假的。孙悟空，八仙，仙人：人物不存在。魔术，街头骗局：就是假的。

学生立时寂静，同时也心存迷惑：自然是假的，莫非还有真的不行？

评论：关于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信，同时也要提升警惕当心被骗被骗，提升学生自我保护意识。更为吊起了学生学习新知识的胃口，为新课教课的顺利进行确立了基础。

教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变为另一种物质呢？

学生惊诧。

评论：进一步吊起了学生学习新知识的胃口。

教师：有（高声，必定地回答）

学生吃惊，谈论纷繁。

评论：再一次吊起了学生学习新知识的胃口。

3-5第4章4.2原子核衰变

栏目导引
第4章
从原子核到夸克
对原子核衰变的理解
学案导引
1．衰变方程式应遵守什么规律？ 2．α衰变和β衰变的本质是什么？ 3．如何确定α、β衰变的次数？
栏目导引
第4章
从原子核到夸克
天然放射现象说明原子核具有复杂的结构．
原子核放出α粒子或β粒子，并不表明原子核内有α粒子或β粒子；原子核发生衰变后“就变成新的原子核”． 1.衰变方程通式
例3
14
栏目导引
第4章
从原子核到夸克
【思路点拨】
根据经过一个半衰期有一半
放射性元素发生衰变列方程求解．
【精讲精析】由于大气中 14C 的含量为一定值，古生物失去活力后与大气的交换结束，14C 随衰变逐渐减少，因此可依据衰变规律确定年代．假设古木死亡时 14C 的质量为 m0，现在的质量为 m，由死亡至现今所含 14C 经过了 n 个 m 1n 1 半衰期，由题意可知＝( ) ＝，所以 n＝2， m0 2 4 即古木死亡的时间距今约为 5730×2 年＝11460 年，应选 B.
板，但电离作用最弱． 2.在电场、磁场中偏转情况的比较 (1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图甲所示．
栏目导引
第4章
从原子核到夸克
(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β

高中物理第四章原子核第二节核衰变与核反应方程导学案粤教选修

第二节放射性元素的衰变

班级姓名

学号评价

【自主学习】

一、学习目标

1.知道原子核的衰变及规律，理解半衰期的意义

2.知道三种射线的本质，能利用磁场区分它们

3.知道放射现象的实质是原子核的衰变

4.知道什么是核反应，会写核反应方程式

二、重点难点

1.α衰变和β衰变的规律及衰变方程

2.半衰期的意义及计算

三、问题导学

1．三种射线的本质是什么？

2．什么是半衰期？

3．什么叫核反应？

四、自主学习（阅读课本P71-74页，《金版学案》P67-69知识点1、2、3）

1．完成《金版学案》P67预习篇

五、要点透析见《金版学案》P67-69知识点1、2、3

【预习自测】

1．如图所示P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束．则a、

b、c三束中哪个是α射线、哪个是β射线、哪个是γ射线？

2．一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的( )

先学案

A ．质子数减少一个，中子数不变

B ．质子数增加一个，中子数不变

C ．质子数增加一个，中子数减少一个

D ．质子数减少一个，中子数增加一个

3．下列关于放射性元素的半衰期的几种说法，正确的是( )

A ．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比单质中长

B ．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变

C ．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核适用

D ．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后就只剩下一个

第二节放射性元素的衰变

【巩固拓展】课本作业P73讨论交流；练习2、3、4、5、6

3．(单选)原子核发生β衰变时，此β粒子是 ( )

物理：_核衰变与核反应方程_同步素材_粤教高中

4.2 核衰变与核反应方程

知识要点

1．天然放射现象、衰变

(1)天然放射现象

①放射性：物质放出射线的性质叫放射性.

②放射性元素：具有放射性的元素称为放射性元素.

③天然放射现象：元素具有自发地放出射线的现象叫天然放射现象.

④放射性元素放出的射线共有三种．分别是射线射线和射线.

名称实质射出

速度电离

作用

穿透本领云室中径

迹

射线高速氦

核流

较强小纸片即可挡住直而粗

射线高速电

子流

99％c较弱

较强（穿透几毫米

厚的铝板）

细而弯曲

射线高能光

子流

c更小

强(穿透几厘米厚

的铅板）

一般看不

到

(2)原子核的自发衰变

①原子核自发地释放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的自发衰变。

②衰变：

③衰变：

注意:衰变和衰变都遵守质量数守恒和电荷数守恒。

④半衰期:放射性元素有半数发生衰变所用的时间就叫半衰期。

式中N0(m0)表示放射性元素原来的质量（或原子核个数），N （m)表示经过时间t后剩余的放射性元素的质量（或原子核个数)，T表示半衰期。

2．原子核的人工转变

用高速粒子轰击原子核,产生新核的方法叫原子核的人工转变。（1)质子和中子的发现

(2)原子核的组成

原子核是由质子和中子组成的；质子和中子统称为核子；核子之间存在强大的核力;核力是短程力,只存在于相邻核子之间。

注意：

①原于核是由质子和中子组成的，质子和中子可以相互转化，如:

②质子数=原子序数=核电荷数=原子核外电子数；中子数=质

量数-质子数。

（3)人工放射性同位索的发现及其应用

①1934年,居里夫妇用粒子轰击铝箔时，发现了放射性同位素和正电子．核反应方程式为:

②放射性同位素:具有放射性的同位素叫做放射性同位素,如上式中的就是磷的放射性同位素，具有放射性.

高中核反应方程总结

核反应方程是描述核变化过程的化学方程，它所涉及的是原子核之间的转化或核裂变、核聚变等现象。高中阶段学习核反应方程是理解和掌握核物理学基础知识的重要一环。

核反应方程总结了反应物和生成物的核对数、反应类型和反应条件等信息。在方程中，核素用其符号表示，上标是质量数，下标是原子序数，中间以化学方程的形式连接。

核反应方程分为核裂变和核聚变两大类。核裂变是指重核裂变成两个或多个轻核的过程，一般需要中子引发，并释放出大量能量。核聚变则是指轻核融合成更重的核，一般需要高温和高压条件，并释放出更大的能量。

在核聚变方面，最常见的是氢和氘核的聚变，其方程式为2H + 3H → 4He + 1n + 能量。这是太阳和恒星内核能源释放的主要源头，也是未来人类可持续能源开发的梦想。

总之，核反应方程是研究核能转化规律的基础，它有着广泛的应用和深远的影响。通过学习和掌握核反应方程，我们可以更好地理解和应用核能知识，推动科技进步与能源发展。同时，也希望随着核科学技术的进一步发展，人类能够充分利用核能资源，实现能源的可持续发展。

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2019_2020学年高中物理第4章原子核第1节走进原子核第2节核衰变与核反应方程课件粤教版选修3_5

第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变
1．大量氢原子从n＝5的激发态向低能级跃迁时，产生的
光谱线条数是( )
A．4条
B．6条
C．8条
D．10条
【答案】D
【解析】N＝nn2－1＝5×25－1＝10 条．
2．一个氢原子处于第3能级时，外面射来一个波长为 6.63×10－7 m的光子，下列说法中正确的是( )
A、B、D 错误．
三种射线的比较
1．用电场或磁场分离α、β、γ射线．用匀强电场分离时，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ 射线不偏离，如图甲所示；用匀强磁场分离时，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示．
甲
乙
2．α、β、γ射线性质、特征比较
种类组成带电荷量质量速度在电场或磁场中贯穿本领电离作用
【答案】D
【解析】本题考查玻尔的原子跃迁理论．根据 ΔE＝hν，ν ＝cλ，可知当 ΔE1＝1.96 eV，λ＝0.632 8 μm，当 λ＝3.39 μm 时，联立可知 ΔE2＝0.36 eV，故选 D.
4．氢原子的核外电子从距核较近的轨道上跃迁到距核较远的轨道过程中( )
A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大
【答案】不对．半衰期是大量原子核发生衰变的统计规律，少数原子核并不一定符合此规律．

2019_2020学年高中物理第4章原子核第4节核力与结合能课后提能训练粤教版选修3_5

第4节核力与结合能

基础达标

1．(2019年郑州期末)下列关于原子核的说法中正确的是( )

A ．结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

B ．人类关于原子核内部的信息，最早来自天然放射性现象

C ．康普顿效应说明了光具有动量和能量，证明了光的波动性

D ．核力存在于原子核内的所有核子之间

【答案】B

【解析】比结合能越大的原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，与结合能的大小无关，故A 错误；人类最早发现原子核内部信息是因为发现了天然放射性现象，故B 正确；康普顿效应说明了光具有动量和能量，证明了光的粒子性，故C 错误；核力只存在于原子核内的相邻的核子之间，故D 错误．

2．(2019年兴庆名校期中)下列说法正确的是( )

A ．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大

B ．重核与中等质量的原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大

C ．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能

D ．氦原子核由两个质子和两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，且这3种力从大到小的排列顺序是核力、库仑力、万有引力

【答案】D

【解析】比结合能越大的原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，与结合能的大小无关，故A 错误；重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能大，而比结合能比较小，故B 错误；将原子核拆散成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，故C 错误；氦原子核由两个质子和两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，根据这三种相互作用力的特点可知，这3种力从大到小的排列顺序是核力、库仑力、万有引力，故D 正确．

2019_2020学年高中物理第4章核能本章优化总结课件鲁科版选修3_5

[解析] 31H 和42He 分解成核子需提供能量，核子结合成73Li 时释放能量，则此核反应过程中释放的核能为两者之差． 31H 和42He 分解成 7 个核子所需的能量为： E1＝3×1.112 MeV＋4×7.075 MeV＝31.636 MeV. 7 个核子结合成73Li，释放的能量为： E2＝7×5.603 MeV＝39.221 MeV. 所以此核反应过程中释放的核能为： ΔE＝E2－E1＝39.221 MeV－31.636 MeV＝7.585 MeV. [答案] 7.585 MeV
氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程为：31H＋
4 2
He―→
7 3
Li
，
已
知各
核
的
平
均
结
合
能
分
别
为
：
EH
＝
1.112
MeV，EHe＝7.075 MeV，ELi＝5.603 MeV，试求此核反应
过程中释放的核能．
[思路点拨] 此题可先计算 7 个核子被拆散时需吸收的能量，然后再计算 7 个核子聚成锂核时释放的能量．两者的差值即核反应释放的能量．
利用平均结合能计算核能时，一般采用“先拆散后结合” 的方法．
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放
)，属__________；
(4)23952U＋10n→9308Sr＋13564Xe＋(

高中物理第4章从原子核到夸克 2 原子核的衰变课件沪教版选修3-5

一、天然放射性的发现定义：物理学中把物质能自发地放射出_射___线______的现象，叫做天然放射现象；物质放出射线的性质叫做____放__射_____ 性；具有放射性的元素，叫做____放__射__性____元素．
原子序数大于 83 的所有元素，都有放射性．能
自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素．
3．衰变时 α、β 衰变次数的确定设放射性元素AZX 经过 n 次 α 衰变和 m 次 β 衰变后，变成稳定的新元素AZ′′Y，则表示该核反应的方程为： AZX→AZ′′Y＋n42He＋m0－1e. 先根据质量数守恒列方程： A＝A′＋4n，求 α 衰变次数 n，然后利用电荷数守恒列方程：Z＝Z′＋2n－m，求 β 衰变次数 m.
2．α 衰变和 β 衰变的实质 (1)α 衰变：在放射性元素的原子核中，2 个中子和 2 个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发生的 α 衰变现象． (2)β 衰变：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即 β 粒子，使核电荷数增加 1，但 β 衰变不改变原子核的质量数．
三种射线的比较方法 (1)α 射线是 α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱的一种，它穿不过白纸． (2)要知道三种射线的成分，贯穿本领和电离本领． (3)要知道 α、β、γ三种射线，α、β 是实物粒子，γ射线是电磁波谱中的一员．

高考物理核反应衰变知识点

在高中物理教学中，核反应和核衰变是一个非常重要的知识点。核

反应是指原子核之间的相互转化过程，而核衰变则指核的自发性转化

过程。了解核反应和核衰变的基本概念和特点，对于理解核能的产生

和利用，以及核辐射的防护具有重要意义。

1. 核反应的类型

核反应可以分为两类：核裂变和核聚变。核裂变是指重核（如铀核）被中子轰击后分裂成两个或更多的轻核的过程。核聚变是指两个或更

多的轻核融合形成较重的核的过程。核裂变是原子弹和核反应堆中产

生的能量来源，而核聚变则是太阳和氢弹中所发生的反应。

2. 核反应的示意方程式

核反应的方程式可以简洁地表达反应的物质和能量变化。以核裂变

为例，铀-235和中子反应会产生巨大的能量输出。方程式可以表示为：U-235 + n -> Ba-144 + Kr-89 + 3n + 能量。方程式中，U-235表示铀-235核，n表示中子，Ba-144和Kr-89分别表示产生的钡-144和氪-89核。

3. 核衰变的类型

核衰变可以分为三类：α衰变、β衰变和γ衰变。α衰变是指放射性

核素放出α粒子（即两个质子和两个中子组成的粒子）的过程。β衰变

是指放射性核素内部的一个质子转变为一个中子和一个原子核内部β

粒子（即电子或正电子）的过程。γ衰变是指核内部原子核从高能级跃

迁至低能级放出伽马射线的过程。

4. 核衰变的示意方程式

核衰变的方程式可以简明地表示反应过程。以α衰变为例，放射性

核素铀-238经过连续的衰变链，最终衰变为稳定的铅-206。方程式可

以表示为：U-238 -> Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> Ra-226 ->

4-2核衰变与核反应方程

第二节核衰变与核反应方程

【学习目标】

1．原子核的衰变

2．会写核反应方程

3．了解半衰期的概念，会用半衰期描述衰变的速度，了解半衰期的统计意义

【学习内容】

一、原子核的衰变

原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数发生了变化，它在元素周期表中的位置就发生了变化，变成了另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的______。

铀238核（238

U）放出一个α粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2，称为一个新92

核钍234核（234

T h），放出α粒子的衰变过程叫做________。这个过程可以用衰变方程表90

示为：

_____________________

大量实验事实表明：原子核衰变时______数和______数都是守恒的。

钍234核也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成镤（234

Pa），放出β粒子的衰变

过程叫做________。由于电子的质量比核子的质量小得多，我们可认为电子的质量数为零、电荷数为－1，可以把电子写为______。这个过程的衰变方程为：

_____________________

二、核反应方程

除了天然放射性元素会产生自发衰变外，还可以利用人工的方法产生新的原子核，这个过程叫做______反应。与衰变过程一样，在核反应中，________守恒、________守恒。核反

三、半衰期

放射性元素的衰变的快慢有一定的规律。例如，氡222经过α衰变变为钋218。观察发现，每过大约3.8天就有一半的氡发生了衰变。也就是说，经过第一个3.8天，剩有一半的氡；经过第二个3.8天，剩有1/4的氡；再经过第三个3.8天，剩有1/8的氡……，如图所示。我们把原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫做______，用符号______来表示。如果用m0表示放射性元素衰变前的质量，经过t时间后剩余的放射性元素的质量为m，则实验表明，衰变规律可以写为：

高中物理第四章原子核 4.2 核衰变与核反应方程教案

4.2 核衰变与核反应方程

课堂互动

三点剖析一、三种射线

二、核反应方程

利用高能粒子轰击原子核，会发生核反应而产生新的原子.无论是核衰变还是核反应，质量数守恒和电荷数都守恒.

对α衰变和β衰变的实质的正确理解

（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He Y X A Z A Z 424

2+−→−--、实质He n H 4

122−→−

（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e Y X A

Z A

Z 0

11-++−→−、实质.0

110++−→−

-e H n （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. 三、半衰期

（1）半衰期表示放射性元素衰变的快慢，放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间

叫做这种元素的半衰期.公式N=21

(,)

(00T t T t m m N =.

式中N 0、m 0表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 、m 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变的时间，2

1T 表示半衰期.

（2）不同的放射性元素，半衰期不同，甚至相差十分悬殊；衰变速度越快的元素，其半衰期越短.如氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天，而铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109