《原子核的人工转变》 学历案

《原子核的人工转变》学历案
一、学习目标
1、理解原子核人工转变的概念和意义。

2、掌握常见的原子核人工转变的实验及反应方程。

3、了解原子核人工转变在科学研究和实际应用中的重要作用。

二、学习重难点
1、重点
（1）理解原子核人工转变的原理和过程。

（2）掌握几种重要的原子核人工转变实验及反应方程。

2、难点
（1）对原子核人工转变过程中能量和质量变化的理解。

（2）分析和解释复杂的原子核人工转变实验现象。

三、知识回顾
1、原子的结构
原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成。

2、天然放射性元素
某些元素的原子核能够自发地放出射线，这种现象称为天然放射性。

3、放射性衰变
包括α衰变、β衰变和γ衰变，它们遵循一定的规律。

四、引入新课
在自然界中，存在着一些天然放射性元素，它们会自发地发生衰变。

但是，科学家们为了更深入地研究原子核的结构和性质，通过人为的
手段实现了原子核的转变，这就是原子核的人工转变。

五、原子核人工转变的概念
原子核的人工转变是指用人工的方法，使原子核发生变化，从而产
生新的原子核和粒子。

这一过程通常需要使用高速粒子去轰击原子核，以引发核反应。

六、常见的原子核人工转变实验
1、卢瑟福用α粒子轰击氮原子核
实验装置：用放射性物质放出的α粒子，通过准直后轰击氮原子核。

实验过程：α粒子轰击氮原子核，产生了一种新的粒子，并释放出
一个质子。

反应方程：
＼（＾｛14}＿{7}N ＋＾｛4}＿{2}He → ＾｛17}＿{8}O ＋＾｛1}＿{1}H\）
意义：这个实验首次实现了原子核的人工转变，证明了原子核不是不可改变的，为人类进一步探索原子核的结构和性质开辟了道路。

2、查德威克发现中子
实验装置：使用α粒子轰击铍原子核。

实验过程：α粒子轰击铍原子核，产生了一种穿透力很强的中性粒子。

反应方程：
＼（＾｛9}＿{4}Be ＋＾｛4}＿{2}He → ＾｛12}＿{6}C ＋＾｛1}＿{0}n\）
意义：中子的发现，使人们对原子核的组成有了更深入的认识，为核能的利用奠定了基础。

3、约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素
实验装置：用α粒子轰击铝原子核。

实验过程：α粒子轰击铝原子核，产生了放射性磷同位素。

反应方程：
＼（＾｛27}＿{13}Al ＋＾｛4}＿{2}He → ＾｛30}＿{15}P ＋＾｛1}＿{0}n\）
＼（＾｛30}＿{15}P → ＾｛30}＿{14}Si ＋＾｛0}＿{1}e\）
意义：人工放射性同位素的发现，为放射性同位素在工业、农业、医疗等领域的应用提供了可能。

七、原子核人工转变中的能量和质量变化
在原子核人工转变过程中，往往伴随着能量的释放或吸收。

根据爱因斯坦的质能方程\（E ＝ mc^2\），质量和能量是等价的，核反应中的质量亏损会以能量的形式释放出来。

例如，在上述卢瑟福的实验中，反应前后的原子核质量存在微小的差异，这部分质量亏损转化为了能量释放出来。

八、原子核人工转变的应用
1、放射性同位素的应用
（1）工业上：用于检测金属材料的内部缺陷、测量厚度等。

（2）农业上：用于辐射育种、保鲜等。

（3）医疗上：用于诊断疾病（如放射性同位素扫描）、治疗癌症（如放射性治疗）等。

2、核能的利用
通过控制原子核的人工转变，实现链式反应，从而释放出巨大的能量，用于发电等领域。

九、思考与讨论
1、比较原子核的天然衰变和人工转变，它们有哪些异同点？
2、在进行原子核人工转变实验时，需要考虑哪些安全问题？
十、总结
通过本节课的学习，我们了解了原子核人工转变的概念、常见的实验、能量和质量变化以及其在实际中的应用。

原子核人工转变的研究不仅深化了我们对原子核结构和性质的认识，也为人类的生产和生活带来了巨大的影响。

十一、课后作业
1、完成课本上相关的练习题。

2、查阅资料，了解更多关于原子核人工转变的最新研究成果，并写一篇简短的报告。