19.2、19.4原子核反应与原子核衰变
核反应与衰变
核反应与衰变核反应和衰变是核物理学中重要的概念和现象。
核反应指的是原子核之间的相互作用，而核衰变是指放射性核素自发地转变为其他核素的过程。
本文将介绍核反应和衰变的基础知识，以及它们在科学和工程领域的应用。
一、核反应核反应是指两个或多个原子核相互作用并发生转变的过程。
核反应可以分为两类：聚变和裂变。
聚变是指两个轻核反应得到一个重核的过程。
这种反应在太阳和恒星中是常见的，当两个轻核的核力克服了库仑斥力，可以合并成为一个更重的核，并释放出巨大的能量。
聚变反应通常需要高温和高压条件下才能发生，例如在核聚变研究中常用到的等离子体环境。
裂变是指重核分裂为两个或多个轻核的过程。
这种反应在核能产生和核武器中都有应用。
一般情况下，裂变反应需要中子的输入作为引发因素，核裂变引发了额外的中子释放，进而引发连锁反应，产生大量的能量。
裂变反应广泛应用于核电站中的核燃料，通过裂变产生的热能转化为电能。
二、核衰变核衰变是指放射性核素在特定时间内转变为其他核素的过程。
核衰变是自发的，不受外界影响，并以恒定的速率进行。
核衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指放射性核素释放出一个α粒子的过程。
α粒子由两个质子和两个中子组成。
α衰变会导致原子核的质量数减少4，原子序数减少2。
α衰变是最常见的一种衰变方式，广泛应用于放射性核素定量测量和放射性示踪等领域。
β衰变是指某些放射性核素中的一个中子变成一个质子，同时释放出一个β粒子（电子或正电子）。
β衰变导致核素的质量数不变，但原子序数增加1或减少1，具体取决于是电子的释放还是正电子的释放。
β衰变在核反应堆的控制和放射性药物治疗中具有重要的应用。
γ衰变是指原子核从高能级跃迁到低能级并释放出γ光子的过程。
γ衰变不会引起质量或原子序数的改变，但会释放出高能量的光子。
γ衰变在核能产生和医学成像等领域有广泛应用。
三、应用领域核反应和衰变在科学研究和工程技术中有着广泛的应用。
在科学研究方面，核反应被用于研究核结构、核物理和宇宙学。
人教版高中物理选修3-5章总结复习素材：第十九章 原子核知识点
19.1 原子核的组成 一、天然放射现象 1、物质发射射线的性质称为放射性，它可以穿透黑纸使照相底片感光。 2、具有放射性的元素称为放射性元素。 3、放射性的元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。 二、射线到底是什么 1、三种射线分别叫做带正电荷α射线、带负电荷β射线和不带电γ射线。 2、α射线的穿透能力最弱，γ射线的穿透能力最强。 3、α射线是高速粒子流，粒子带正电，电荷量是电子的 2 倍，质量是氢原子的 4 倍， 电子质量的 7300 倍，实际上就是氦原子核。 4、β射线是高速电子流。 5、γ射线是能量很高的电磁波。 6、α射线，β射线都是高速运动的粒子， 能量很高，Y 射线是波长很短的光子，能 量也很高。 三、原子核的组成 1、质子 p：它是氢原子核，带正电，电量与电子相等。 2、中子 n：不带电，质量与质子相等。 3、核子：质子和中子组成的原子核。 4、原子核中的两个等式: ①核电荷数 Z=质子数=原子序数=荷外电子数 ②质量数 A=核子数=质子数+中子数 例如：23592U——铀原子核：有 92 个质子，143 个中子。质量数为 235。 5、同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核、在元素周期表中处于同一位置。 6、几种常用的原子核的表示
探测射线的方法
19.4 放射性的应用与防护 一、核反应 1、核反应分两种 （1）核自发衰变。（不可控） ①α衰变：α射线的实质就是高速运动的氦核流 ②β衰变：β射线的实质就是高速运动的电子流。 ③没有单独的γ衰变：γ射线是一种电磁波（光子）。 （2）人工转变：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。（可控） ①其他粒子指：α粒子、质子、中子，光子等 2、在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。 二、人工放射性同位素 1、同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核、在元素周期表中处于同一位置的 元素。有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素又分为天然和人工放 射性同位素。 2、与天然的放射性物质相比，人工放射性同位素的优点： ①放射强度容易控制 ③可以制成各种需要的形状 ④半衰期更短 ⑤放射性废料容易处理 三、放射性同位素的应用 ①使用射线来测厚度----利用γ射线的穿透性强的特点 ②放疗----利用细胞对射线承受力不同 ③选种和保鲜
19-20版：19.2 放射性元素的衰变（步步高）
2放射性元素的衰变[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解衰变的概念，知道放射现象的实质就是原子核的衰变.2.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义．科学思维：1.能利用半衰期进行简单的计算.2.知道两种衰变的实质，会利用衰变规律写出衰变方程．一、原子核的衰变1．定义：原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．2．衰变类型(1)α衰变：原子核放出α粒子的衰变．进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，238 92U的α衰变方程：238 92U→234 90Th＋42He.(2)β衰变：原子核放出β粒子的衰变．进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1，234 90Th的β衰变方程：234 90Th→234 91Pa＋0－1e.3．衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒．二、半衰期1．定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．2．特点(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大．(2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．3．适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少数原子核的衰变．4．半衰期公式：N余＝12tNτ⎛⎫⎪⎝⎭原，m余＝12tmτ⎛⎫⎪⎝⎭原，其中τ为半衰期．1．判断下列说法的正误．(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变．(×)(2)β衰变是原子核外电子的电离．(×)(3)同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长．(×)(4)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变．(×)(5)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，只对大量的原子核才适用．(√)(6)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核．(×) 2．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有____________________________________．答案m 16解析根据半衰期公式m余＝12tm τ⎛⎫⎪⎝⎭原，将题目中的数据代入可知m余＝32812m⎛⎫⎪⎝⎭＝m16.一、原子核的衰变规律与衰变方程如图为α衰变、β衰变示意图．(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案(1)α衰变时，质子数减少2，中子数减少2.(2)β衰变时，新核的核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位．1．衰变类型、实质与方程(1)α衰变：A Z X→A－4Z－2Y＋42He实质：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被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．如：238 92U→234 90Th＋42He.(2)β衰变：A Z X→A Z+1Y＋0-1e.实质：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，使电荷数增加1，β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：10n→11H＋0-1e.如：234 90Th→234 91Pa＋0－1e.(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的．实质：发生α衰变或β衰变后的原子核处于激发态，在向低能级跃迁时以γ光子的形式向外辐射能量．2．衰变规律衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．例1原子核238 92U经放射性衰变①变为原子核234 90Th，继而经放射性衰变②变为原子核234 91Pa，再经放射性衰变③变为原子核234 92U.放射性衰变①、②和③依次为()A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变答案 AU核与234 90Th核比较可知，衰变解析根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，23892①的另一产物为42He，所以衰变①为α衰变，选项B、C错误；234 91Pa核与234 92U核比较可知，衰变③的另一产物为0－1e，所以衰变③为β衰变，选项A正确，D错误．例2238 92U核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)206 82Pb与238 92U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．答案(1)86(2)1022(3)238 92U―→206 82Pb＋842He＋60－1e解析(1)设238U衰变为206 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得 92238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变，而质子数增加1，故206 82Pb较238 92U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为238 92U―→206 82Pb＋842He＋60－1e.1．衰变方程的书写：衰变方程用“→”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化．2．衰变次数的判断技巧(1)方法：设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，则衰变方程为：AX→A′Z′Y＋n42He＋m0－1eZ根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．针对训练在横线上填上粒子符号和衰变类型．(1)238 92U→234 90Th＋________，属于________衰变(2)234 90Th→234 91Pa＋________，属于________衰变(3)210 84Po→210 85At＋________，属于________衰变(4)6629Cu→6227Co＋________，属于________衰变答案(1)42Heα(2)0－1eβ(3)0－1eβ(4)42Heα解析根据质量数和电荷数守恒可以判断：(1)中生成的粒子为42He，属于α衰变．(2)中生成的粒子为0－1e，属于β衰变．(3)中生成的粒子为0－1e，属于β衰变．(4)中生成的粒子为42He，属于α衰变．二、半衰期的理解和有关计算1．什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案半衰期是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间．半衰期是统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间．2．某放射性元素的半衰期为4天，若有10个这样的原子核，经过4天后还剩5个，这种说法对吗？答案半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，10个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对．1．对半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量．不同的放射性元素，半衰期不同，有的差别很大．2．半衰期公式N余＝12tNτ⎛⎫⎪⎝⎭原，m余＝12tmτ⎛⎫⎪⎝⎭原式中N原、m原分别表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m 余分别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表示衰变时间，τ表示半衰期．3．适用条件半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，因此，半衰期只适用于大量的原子核的衰变．4．影响因素半衰期是放射性元素的一种性质，只与原子核本身的性质有关，其衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与其所处的化学状态和外部条件无关，即一种放射性元素，不管它以单质存在还是以化合物的形式存在，或者对它加压，或者提高它的温度，都不能改变其半衰期．5．应用：利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等．例3(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是()A．原子核全部衰变所需要的时间的一半B．原子核有半数发生衰变所需要的时间C．相对原子质量减少一半所需要的时间D．该元素原子核的总质量减半所需要的时间答案BD解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同．放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，当原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选项B、D正确．例4(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是()A．该古木的年代距今约5 700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变答案AC解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N 的过程中放出电子，即放出β射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误.1．(衰变方程)下列表示放射性元素碘131(131 53I)β衰变的方程是()A.131 53I→127 51Sb＋42HeB.131 53I→131 54Xe＋0－1eC.131 53I→130 53I＋10nD.131 53I→130 52Te＋11H答案 B解析β衰变是原子核自发地释放一个β粒子(即电子)产生新核的过程，原子核衰变时质量数与电荷数都守恒，结合选项分析可知，选项B正确．2．(衰变次数的计算)重水堆核电站在发电的同时还可以产生可供研制核武器的钚239(239 94Pu)，U)经过n次β衰变而产生，则n为()钚239可由铀239(23992A．2 B．239 C．145 D．92答案 APu比239 92U质子数多2，所以发生2次β衰解析β衰变规律是质量数不变，质子数增加1.23994变，A对．3．(半衰期的理解)下列有关半衰期的说法正确的是()A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度答案 A解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误．4．(半衰期的相关计算)一个氡核222 86Rn衰变成钋核218 84Po，并放出一个α粒子，其半衰期T＝3.8天．(1)写出该核反应方程；(2)求32 g氡经过多少天衰变还剩余1 g氡．答案(1)222 86Rn→218 84Po＋42He(2)19解析(1)根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知：该核反应的方程是22286Rn→218 84Po＋42He.(2)根据半衰期公式可知，m余＝12tTm⎛⎫⎪⎝⎭，解得t＝3.8天×5＝19天．。
19.2 放射性元素的衰变(解析版)
1Z Z －2 2 19.2 放射性元素的衰变学习目标1．知道α和β衰变的规律及实质。
2．理解半衰期的概念。
3．会利用半衰期进行简单的运算。
重点：1．原子核衰变的规律及实质。
2．半衰期的概念及影响因素。
难点：1．衰变的实质。
2．半衰期的概念。
知识点一、原子核的衰变1．定义：原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。
我们把这种变化称为原子核的衰变。
2．衰变类型：一种是α衰变，另一种是β衰变，而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。
3．衰变过程：（1）α衰变规律：A X ―→A －4Y ＋4He 。
（2）β衰变规律：A X―→ A Y ＋ 0e 。
Z Z ＋1 －14．衰变方程式遵守的规律：（1）遵守三个守恒：①质量数守恒；②核电荷数守恒；③动量守恒。
（2）任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性（伴随的γ射线除外）。
5．对α衰变和β衰变的实质的正确理解（1）原子核的衰变：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射线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：21n＋21H―→4He，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。
0 1 2（3）β衰变的实质：1n―→1H＋0e，是原子核内的一个中子变成一个质子和电子，从而放出高速电子0 1 －1流。
原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。
当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子。
这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。
β粒子用0e 或0p 表示。
钍234 核的衰变方－1 －1程式：234Th―→234Pa+ 0e。
可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。
90 91 －1衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1。
人教版高中物理选修3-5：19.2 原子核的衰变 (共18张PPT)
1.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量。
1 n 1 N N0 ( ) N0 ( ) ; 2 2 t 1 1 T m m0 ( ) n m0 ( ) 。 2 2
t T
4.半衰期的特点
⑴不同的放射性元素，半衰期不同，甚至 差别非常大。 ⑵半衰期是一个统计规律，只对大量的原 子核才适用，对少数原子核是不适用的。 ⑶半衰期的长短是由原子核内部本身的因 素决定的，与原子所处的物理、化学状态 无关。
6.注意：
⑴元素的放射性与元素存在的状态无关,不管它 是以单质的形式存在还是与其他元素形成的化 合物，只要存在这种元素，总能发生放射现象。 放射性表明原子核是有内部结构的。 ⑵一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射 性物质中可以同时放出α、β和γ三种He
0 1 1
5.α粒子和β粒子衰变的实质
⑶γ射线是发生α或β衰变过程中伴随而生，而γ粒子是不 带电的粒子，这是由于原子核的能量也跟原子的能量一 样，其变化是不连续的，也只能取一些列不连续的数值， 因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。放射性的 原子核在发生α衰变或β衰变时，蕴藏在核内的能量会释 放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级 跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来。因此γ射线并不影 响原子核的核电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表 中的位置。但γ射线是伴随着α衰变或β衰变而生，它不 能独立发生，所以，只要有γ射线必有α衰变或β衰变发 生。因此从整个衰变过程来看，元素在周期表中的位置 可能要发生变化。
5.α粒子和β粒子衰变的实质
⑵β衰变的实质：β衰变是原子核中的一个 中子转化成一个电子和一个质子，即β粒子 放射出去，同时还生成一个质子留在核内， 使得新核核电荷数增加1。但β衰变改变了 原子核的质子数，所以发生β衰变后，新原 子核比原来原子核在周期表中的位置向后 移动一位。 β衰变转化方程： 1 n 1H 0e
原子核反应
② 中能核反应:指入射粒子的单核子能量为30MeV<E/A<1000MeV的核反
应，此时可以使靶核散裂成许多碎片。当E/A>1000MeV时，还可产生介子 ③ 高能核反应：指E/A>1000MeV的核反应，此时除可以产生介子外，还可 以产生其他一些基本粒子和形成奇特核。
9
第一节
核反应概述
2. 核反应的分类
原子核反应
原子核与原子核，或者原子核与其他粒子（例如中子、γ光子等）之间 的相互作用所引起的各种变化叫做核反应 原子核反应与核衰变的区别：自发发生与外在作用的区别 变化范围与程度相差很大 核反应过程对原子核内部结构的扰动以及所牵涉到的能量变化一般要比 核衰变过程大的多。反应核谱学是研究高激发能级的重要手段。核反应 产生的现象丰富，光是轻粒子（不比α重的粒子）引起的核反应就有几 千种，因而，核反应可在更广泛的范围内对原子核进行研究。 核反应是获得原子能和放射性核的重要途径；通过对核反应的研究，认 识原子核结构，应用核效应。
简写为： 60Ni(, pn)62Cu
简写为： 209Bi(p,4n)206Po
6
209
第一节
核反应概述
2. 核反应的分类
2.2 核反应的分类
（1）核反应按出射粒子的不同，可以分为核散射和核转变 核转变是指出射粒子和入射粒子不同的核反应；核散射是指出射粒子和入 射粒子相同的核反应，核散射又分弹性散射和非弹性散射两种 弹性散射：散射前后系统的总动能相等，原子核的内部能量不发生变化， 弹性散射的一般表示式是：A+a A+a 或 A(a,a)A 例如：
5
第一节
核反应概述
2. 核反应的分类
2.1 核反应的一般表示形式
原子核衰变和半衰期-ppt课件
2.5g又需要经过3.8天……
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。
设某放射性元素的半衰期为T，原来的质量为M，经过时间t， 该元素的剩余质量m为:
不同元素的放射性半衰期一般不同
222 86
Rn（镭）
226 88
Rn（氡）
半衰期为1.6×103年
29328U（铀）
23940Th（钍） 半衰期为4.5×109年
食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）
利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）
4、放射性污染和防护
过量的放射线会对环境造成污染， 对人类和自然界产生破坏作用。放射 性污染主要来自核爆炸、核泄漏和医 疗照射。在核电站、医院等地方，都 设有辐射警示标志。
核爆炸在最初几秒钟辐射出来的是强烈的γ射线和中子流，这些射线具 有很强的穿透能力，对人体和其他生物体有很强的杀伤作用。核工业和核 科学研究中的放射性原材料一旦泄漏，会对生物体和环境产生长期的辐射， 重者使人当场死亡，轻者使人患放射性疾病。
与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优点：
①放射强度容易控制 ②可以制成各种需要的形状 ③半衰期更短 ④放射性废料容易处理
原来静止的某核，α衰变/β衰变后，新核和α粒子/β衰变的圆 是外切还是内切？半径之比呢？假设磁场区域足够大。
α衰变β衰变ຫໍສະໝຸດ 例1、实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰
谢谢！
则(
B
)
A.m=7，n=3 B.m=7，n=4
C.m=14，n=9 D.m=14，n=18
2、衰变的快慢——半衰期
放射性元素的衰变都有一定的速率。
例如：10g的
222 86
核物理中的核反应与核衰变
核物理中的核反应与核衰变核物理是研究原子核结构、性质与相互作用的一门学科，其中核反应与核衰变是核物理领域的重要内容。
核反应是核中发生原子核转变的过程，而核衰变则是核中某些放射性核素自发地转变成其他核素的过程。
本文将详细介绍核物理中的核反应与核衰变的基本原理和应用。
一、核反应核反应是指两个或多个核粒子相互作用，发生核转变的过程。
核反应可分为两种类型：靶核反应和放射性衰变。
靶核反应是指一个入射粒子与靶核相互作用，导致靶核发生转变。
放射性衰变是指放射性核素自发地发生核转变。
核反应的基本原理是守恒定律，包括质量守恒定律、电荷守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
在核反应中，核粒子之间相互作用，通过交换或吸收能量来实现核转变。
核反应的过程中，一般伴随着能量释放或吸收，可以引起核能的转化，也可以产生其他粒子或电磁辐射。
核反应在能源生产、核武器和核医学等领域起着重要作用。
例如，核裂变反应是核能发电的基础，通过控制裂变链式反应，可以释放大量的能量。
同时，核聚变反应是太阳等恒星能量产生的机制，研究核聚变反应有助于开发清洁、永久的能源来源。
二、核衰变核衰变是指某些放射性核素的原子核自发地转变成其他核素的过程。
核衰变的方式根据核转变的类型可分为α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指一个放射性核素释放出一颗α粒子，原子序数减2，质量数减4；β衰变是指一个放射性核素释放出一个β粒子，原子序数增1，质量数不变；γ衰变是指放射性核素释放出γ射线，不改变核素的原子序数和质量数。
核衰变的速率可由半衰期来描述，半衰期是指放射性核素的一半原子核衰变所需的时间。
通过测量放射性核素的衰变速率，可以确定其半衰期，从而了解放射性核素的衰变特性。
核衰变在放射性同位素的研究和应用中起着关键作用。
例如，放射性同位素的衰变过程可用于放射性测年法，用于确定地质样品的年龄；核衰变还用于医学上的放射性示踪和放射治疗。
总结：核反应与核衰变是核物理的重要内容，它们描述了核粒子之间相互作用和核素转变的过程。
核反应与放射性衰变
核反应与放射性衰变核反应和放射性衰变是物理学中研究原子核行为的重要领域。
核反应指的是原子核之间的相互作用，包括核聚变和核裂变。
放射性衰变则是指放射性同位素自发地转化为其他同位素或者粒子的过程。
本文将就核反应和放射性衰变的原理、应用和安全性进行探讨。
一、核反应的原理核反应是由于原子核之间的相互作用所引起的现象。
核反应可以分为两种主要类型：核聚变和核裂变。
1. 核聚变核聚变是指两个或多个轻元素的原子核结合成一个较重的元素原子核的过程。
核聚变通常伴随着释放大量能量，是太阳和恒星内部的能量来源。
在地球上，科学家们一直在努力实现人工核聚变，以期望将其应用于能源生产领域。
2. 核裂变核裂变是指一个重元素的原子核分裂成两个或多个较轻的元素原子核的过程。
核裂变通常伴随着释放大量的能量和中子。
核裂变的应用非常广泛，包括核能发电、核武器等。
然而，核裂变也存在着安全性的问题，需要严格的控制和管理。
二、放射性衰变的原理放射性衰变是指放射性同位素自发地转化为其他同位素或粒子的过程。
放射性衰变分为三种主要类型：α衰变、β衰变和伽马衰变。
1. α衰变α衰变是指放射性同位素的原子核放出一个α粒子，即两个质子和两个中子组成的粒子。
α粒子通常具有很高的能量，且可以被轻材料所阻挡。
α衰变是一种相对较慢的衰变方式。
2. β衰变β衰变是指放射性同位素的原子核放出一个β粒子，即一个电子或一个正电子。
β粒子具有较高的能量，具有较强的穿透能力，可以穿透人体组织。
β衰变相对于α衰变而言速度较快。
3. 伽马衰变伽马衰变是指放射性同位素的原子核通过放射伽马射线等方式释放能量而衰变。
伽马射线是一种高能电磁辐射，具有很强的穿透能力。
伽马衰变是一种最快的衰变方式。
三、核反应和放射性衰变的应用核反应和放射性衰变在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
1. 核能发电核能发电是利用核裂变产生的热能来产生蒸汽驱动涡轮发电机，从而产生电能。
核能发电具有高能量密度和低碳排放的特点。
核反应与放射性衰变知识点总结
核反应与放射性衰变知识点总结一、核反应核反应是指原子核与原子核，或者原子核与各种粒子（如质子、中子、光子等）之间相互作用所引起的各种变化。
1、核反应的分类（1）核聚变核聚变是指轻原子核（例如氢原子核）结合成较重原子核（例如氦原子核）的过程。
核聚变需要极高的温度和压力条件，只有在太阳内部或氢弹爆炸等极端环境中才能自然发生。
在核聚变过程中，会释放出巨大的能量。
（2）核裂变核裂变是指重原子核（例如铀原子核、钚原子核）分裂成两个或多个较轻原子核的过程。
核裂变可以通过用中子轰击重核来引发，并且在裂变过程中会释放出更多的中子，从而引发链式反应。
核电站就是利用可控的核裂变反应来产生能量的。
2、核反应中的守恒定律在核反应中，存在以下几个重要的守恒定律：（1）电荷守恒反应前后原子核的电荷数总和保持不变。
（2）质量数守恒反应前后原子核的质量数总和保持不变。
需要注意的是，虽然质量数守恒，但由于在核反应中会释放出巨大的能量，根据爱因斯坦的质能方程 E=mc²，会有微小的质量亏损。
（3）能量守恒核反应中释放或吸收的能量等于反应前后系统的总能量之差。
（4）动量守恒反应前后系统的总动量保持不变。
二、放射性衰变放射性衰变是指不稳定的原子核自发地放出射线，转变为另一种原子核的过程。
1、三种主要的放射性衰变方式（1）α衰变原子核放出一个α粒子（即氦原子核，由两个质子和两个中子组成），从而转变为另一种原子核。
α粒子的穿透力较弱，但电离能力较强。
例如：铀 238 经过α衰变变成钍 234，其反应式为：²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th ＋⁴₂He（2）β衰变分为β⁺衰变和β⁻衰变两种。
β⁺衰变是原子核放出一个正电子，β⁻衰变是原子核放出一个电子。
β⁻衰变的例子：碳 14 经过β⁻衰变变成氮 14，反应式为：¹⁴₆C→ ¹⁴₇N ＋⁰₋₁eβ⁺衰变的例子：钠 22 经过β⁺衰变变成氖 22，反应式为：²²₁₁Na → ²²₁₀Ne ＋⁰₁e（3）γ衰变原子核从激发态跃迁到较低能态时，放出γ光子（即高能电磁波）。
物理教学设计方案：原子核的衰变特性与核反应的计算
汇报人：XX
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α衰变：放射出氦原子核，剩余质量减少4个单位 β衰变：放射出电子或正电子，剩余质量增加1个单位 γ衰变：放射出伽马射线，剩余质量不变 δ衰变：原子核内部结构发生变化，放射出中子或质子，剩余质量不变
质量亏损的概念： 指反应前后的质量 差值
质量亏损的计算公式： Δm = m1 - m2，其中 Δm为质量亏损，m1、 m2分别为反应前后的 质量
质量亏损的物理意义 ：反应过程中释放的 能量与质量亏损成正 比，即E=Δmc²
质量亏损与核反应类 型的关系：不同类型 的核反应，其质量亏 损的计算方法不同
核反应方程：描述核反应过程中质量亏损和能量释放的关系 爱因斯坦质能方程：E=mc^2，计算核反应释放的能量 中子-质子反应：计算核反应过程中释放的中子能量 轻核聚变：计算聚变过程中释放的能量
动量守恒定律：在核反应过程中，前后系统的动量之和保持不变。 角动量守恒定律：核反应前后系统的角动量之和保持不变。 计算方法：利用动量和角动量守恒定律，可以计算出核反应过程中的动量和角动量。 计算公式：根据具体的核反应类型和条件，可以推导出相应的动量和角动量计算公式。
衰变反应：放射性核通过发射 粒子或光子而转变为另一种核 的过程
人工核反应：通过人工手段 （如加速器、反应堆等）引发 核反应的过程
核反应方程的书写规则 核反应方程的平衡条件 核反应方程的计算方法 核反应方程的应用实例
核反应的种类：聚 变、裂变、衰变
核反应的计算方法： 利用爱因斯坦质能 方程计算
定义：放射性元素衰变掉一半所需的时间 影响因素：原子核内部结构、外界环境温度和压力等 计算方法：利用半衰期公式进行计算 意义：在核反应堆和核武器等领域具有重要意义
原子核的衰变和核反应机制
原子核的衰变和核反应机制在物理学中，原子核的衰变和核反应是两个重要的概念。
原子核的衰变是指原子核自发地发生变化，而核反应是指两个或多个原子核相互作用产生新的原子核。
这两个过程在核物理研究中具有重要的意义，并且对于我们了解宇宙的奥秘也起着至关重要的作用。
一、原子核的衰变机制原子核的衰变是指原子核发生变化，其中最常见的衰变方式是放射性衰变。
放射性衰变是一种自发的过程，其中原子核在释放粒子或辐射的同时，转变成一个新的原子核。
放射性衰变的过程中常见的粒子有α粒子，β粒子和γ射线。
这些粒子的释放会导致原子核的质量和电荷发生变化。
α粒子是最常见的放射性粒子之一。
它由两个质子和两个中子组成，等于带有正电荷的氦原子核。
当发生α衰变时，原子核会释放出一个α粒子，同时质子和中子的数量会减少两个，这使得原子核的质量数减少4。
α衰变通常发生在大质量的放射性同位素中，以减小原子核的能量。
除了α衰变，β衰变也是一种常见的放射性衰变方式。
在β衰变过程中，原子核会释放出一个带有负电荷的β粒子。
这个β粒子实际上是一个高能电子或位置。
通过释放β粒子，原子核中的中子会转变成一个质子，这将导致原子核的质量不变，但质子的数量会增加一个。
β衰变通常发生在中性或质子过剩的原子核中，以增加原子核的稳定性。
γ射线是另一种常见的放射性衰变形式。
与α和β衰变不同，γ射线本质上是一种电磁辐射，而不是粒子。
γ射线的释放可以释放原子核中的余能，使原子核进一步稳定。
在α或β衰变之后，原子核常常处于激发状态，通过释放γ射线来降低能量，使原子核回到基态。
二、核反应的机制核反应是指两个或多个原子核相互作用，产生新的原子核。
核反应可以通过不同的方式发生，最常见的核反应是核裂变和核聚变。
核裂变是指原子核在受到一定条件下被撞击后分裂成两个或更多的碎片。
这个过程通常是通过轰击高能粒子或加速器来实现。
核裂变常常释放大量的能量，并且是核电技术和核武器的基础。
核聚变是指原子核在高温和高压条件下相互融合形成新的核。
原子核与核反应
原子核与核反应原子核是构成原子的核心部分，由质子和中子组成。
它是物质中存在的最小、最基本的粒子之一。
原子核的性质和核反应是物理学和核物理学的研究的重要内容之一。
本文将对原子核的结构和特性以及核反应相关知识进行探讨。
一、原子核的结构与性质原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。
质子和中子统称为核子。
核子数目的多少决定了元素的化学性质和原子的质量数。
1. 原子核的结构原子核由质子和中子组成，其中质子带正电荷，中子不带电荷。
质子和中子的质量几乎相等，都约为1.67×10^-27千克，但质子的电荷是中子的1倍，都可以看作是点状粒子。
原子核占据整个原子的微小空间，其直径约为1×10^-15米，相较于整个原子，原子核可以看作是原子的“核心”。
2. 原子核的性质原子核具有以下几个重要的性质：（1）质量数：指原子核中的质子和中子的总数，用符号A表示。
一个元素的所有同位素的质量数相同。
（2）原子序数：指一个元素中质子的个数，用符号Z表示。
原子序数决定了一个元素的化学性质。
（3）同位素：指原子序数相同但质量数不同的核素。
同位素拥有相同的化学性质，但物理性质可能有所不同。
（4）核荷比：指核电荷数与质量数的比值。
核荷比可以用来表征一个原子核的稳定性。
二、核反应的基本概念核反应是指原子核间的相互作用过程。
在核反应中，原子核之间发生核子的重新组合或变化，从而产生新的核素。
1. 核反应的分类核反应根据反应产生的新核素可分为以下几类：（1）裂变和聚变：核裂变是指原子核分裂为两个或多个更小的核片断的过程；核聚变是指两个核反应融合成一个更重的核的过程。
核裂变和核聚变是能量释放最大的核反应，也是太阳和恒星中的主要能源来源。
（2）放射性衰变：放射性衰变是指某个原子核自发地放出一个或多个粒子或电磁辐射而变成其他核的过程。
（3）其他核反应：还包括核俘获、核共振、γ射线的散射等。
2. 核反应的条件核反应发生需要满足以下几个条件：（1）核反应方程式必须满足能量守恒和动量守恒定律。
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工作原理具体分析：
射线粒子进入管中，使管中气体电离，
产生的电子在电场中加速，撞击气体分子， 又使气体分子电离„„ 这样，一个粒子进入管中，可以产生大量电 子，在电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪 器将放电次数记录下来。
盖革－米勒计数器优缺点
优点：G-M计数器非常灵敏，用它检测射线 十分方便。
不足：不同射线在计数器中产生的现象相同， 因此只能用来计数，不能区分射线种类；如 果同时有大量粒子，或两个粒子向来的时间 间隔小于200μs，计数器也不能区分。
1、使气体或 液体电离 2、使照相底 片感光
3、使荧光物 质产生荧光
·威尔逊云室利用了射线的 电离本领。
观察射线在云室中的径迹：
a 射线在云室中的径迹： 直而粗
原因：a 粒子质量大，不易改变 方向，电离本领大，沿途产生的 离子多。 ß射线在云室中的径迹：
高速直而细，低速常弯曲
原因： ß 粒子质量小，跟气 体碰撞易改变方向，电离本 领小，沿途产生的离子少。
19.2+19.4原子核反应与原子核 衰变
郑州外国语新枫杨学校 王照辉 2015年5月25日
阅读课本70-72页与76页“核反应”， 回答以下问题：
• 什么是核反应？核反应分为哪两类？核反应
遵从什么规律？
• 什么是原子核的衰变？有哪两类？写出两类衰变 核反应方程通式，并用核反应方程表示其反应本 质；
3）在生活中要有防范 意识，尽可能远离放射 源.
质放 标射 志性 物
【典例】“γ刀”可以是病人在清醒状 态下在较短的时间内完成手术。这主要 是利用了γ射线的（ ） AD
A.穿透本领 C.电离能力 B.衍射能力 D.具有很高的能量
19.3 探测射线的方法
虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些 现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：
二、辐射与安全
原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的 污染. 在利用放射性同位素给病人做“放疗”时， 如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不 愈，导致病人因放射性损害而死去。 有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注 意也会对人体造成巨大的危害。 过量的放射性会对环境造成污染，对人 类和自然界产生破坏作用．
14 7
• 什么是半衰期？我们用半衰期来描述什么？ 如何理解半衰期？ • 为什么说“半衰期描述了大量原子核衰变行 为的统计规律”？半衰期有什么决定？ • 放射性元素在某时刻的质量用m0表示，半衰 期用T表示，试写出经过时间t之后，剩余放 射性元素质量m的表达式；
•
1934年，约里奥-居里夫妇用 粒子轰击
20世纪人们在 毫无防备的情况 下研究放射性
遭原子弹轰 炸的广岛
为了防止有害的放射线对人类和自然的 破坏，人们采取了有效的防范措施：
操作放射性物质的设备
在防护状态下操 作放射性物质
放射性的防护
1）在核电站的核反应 堆外层用厚厚的水泥来 防止放射线的外泄. 2）用过的核废料要放 在很厚很厚的重金属箱 内，并埋在深海里.
27 13
Al ，
30 P ），这是一种 发现铝片中含有 Nhomakorabea射性磷（ 15 人工制造的能够放出正电子的放射性同位素， 试写出这里涉及的两个核反应方程；
• 通过以上实例总结，人类一般是通过怎样的 手段实现核反应的？ • 放射性同位素在生产和生活中都有哪些应用？
19.4 放射性的应用与防护
与天然的放射性物质相比，人造放 射性同位素有以下特点： 1、放射强度容易控制 2、可以制成各种需要的形状 3、半衰期更短,放射性废料容易 处理
• •
238 试写出 92 234 试写出 90
U 发生 衰变生成 Th 的方程 Th发生 衰变生成 Pa 的方程
• 说明三类射线分别是怎么产生的？并说明 三种射线产生的关系；
• 1919年，卢瑟福用 粒子轰击 N ，从氮 核中打出质子，试写出这一人类历史上第一 次人工核反应的核反应方程； 9 • 1932年，查得威克用 粒子轰击铍核（4 Be） 从中打出了中子，证实了中子的存在，试写 出这一核反应方程；
利用γ射线治疗癌症（放疗）
γ射线对癌细胞的破坏比对健康细胞的更快
食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）
2、作为示踪原子： 工业、农业及生物研究 棉花在结桃、开花的时 候需要较多的磷肥，利用磷 的放射性同位素制成肥料喷 在棉花叶面上，被植物吸收， 然后每隔一定时间用探测器 测量棉株各部位的放射性强 度，就可知道什么时候磷的 吸收率最高、磷在作物体内 能存留多长时间、磷在作物 体内的分布情况等，
γ粒子电离能力很弱，云室中一般看不到它的径迹
二、气泡室
-----高能物理实验的最风行的探测设备
气泡室是一密闭容器， 容器中盛有工作液体
二、气泡室
·气泡室利用了射线的电离本领。
粒子通过液体通过液体时在它周围就有气泡形成， 可分析粒子的动量、能量和带电情况。
三、盖革——米勒计数器
德国物理学家盖革在1928年与米勒合作 研制出能够非常简便地检测放射性的计数器。
【典例】用α粒子照射充氮的云 室，摄得如图所示的照片， 下列说法中正确的是( )
答案
D
A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹 B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹 C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹 D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹
一、放射性同位素在生产和生活中的应用： 1、利用它的射线
A、由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查 金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射 线探伤仪． B、利用射线的穿透本领与物质厚度的关系，来 检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等， 从而实现自动控制。 C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体， 以消除化纤、纺织品上的静电。 D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良 种，也可以利用它杀菌、治病等