第十四章B原子核的人工转变
原子核的人工转变裂变聚变作业.doc
§ 16.2原子核的人工转变、裂变和聚变核能、质能方程（作业一）1、下列核反应或核衰变方程中，符号（A ） 9Be ：HeX0n ）轰击铝27（ 27 Al ），产生钠24（ 14Na ）和X ;钠24具有放射性，它衰变后 变成镁24（ 24 Mg ）和丫。
则X 和Y 分别是（）A .a 粒子和电子B .a 粒子和正电子C .电子和a 粒子D •质子和正电子3、（ 05广东）下列说法不正确的是（ ）A .2H 3H ；Hen 是聚变B . 235 192 U 0 n 1540Xe 3；Sr 20n 是裂变C . 2；6Ra 28；Rn 2He是衰变D .2424 11Na 12Mg 0 e 是裂变4、（ 05上海）卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为4 14 17 1 2He 7N8O1H ，下列说法中正确的是（）A. 通过此实验发现了质子.B.实验中利用了放射源放出的Y 寸线.C.实验中利用了放射源放出的 a 射线.D.原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒.5、 在核反应堆中，为了使中子减速，需减速剂，而最好的减速剂是氢。
这是因为：（）A •氢核和中子质量最接近B •氢的电离能力最强C •氢核容易与中子发生核聚变形成氘核D •氢与中子的亲和力最强，容易吸附中子6、 浙江秦山核电站第三期工程两个 60万kW 发电机组不久将并网发电•发电站的核能来源 于235U 的裂变，现有4种说法：①29；u 原子核中有92个质子、143个中子；②2；；u 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为235U +0 n 1fj Xe 35Sr 2；n;③29；u是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为 45亿年，升高温度半衰期缩短；④一个29；u裂变能放出约 200MeV 的能量，合3.2x 10-11J .以上的四种说法中正确的是（）A .①②③B .②③④C .①③④7、一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中， 如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为 1 : 16，有（A •该原子核发生了 a 衰变B •反冲核沿小圆作逆时针方向运动C •原静止的原子核的原子序数为15D .该衰变过程结束后其系统的总质量略有增加word 文档可编辑X ”表示中子的是（）14 (B) 7N204 1(C) 80Hg o n202 78Pt 2；H239 (D) 92239 93NP2、用中子（ D .①②④word 文档可编辑9、（ 05北京）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将 对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc 2，下列说法中不正确的是A 、E=mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比B 、 根据△ E =A mc 2可计算核反应的能量C 、 一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损D 、E =mc 2中的E 是发生核反应中释放的核能10、一个氢原子的质量为 1.6736 X 10-27kg , 一个锂原子的质量为 11.6505 X 10-27kg , 一个氦原 子的质量为6.6467 X 10-27kg 。
核反应中的人工转变
核反应中的人工转变及核反应方程教学目标：（一）知识与技能目标：1.知道原子核的人工转变、核反应的概念和规律.2.理解核能的概念，知道核反应中的质量亏损.3.知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系.4.会根据质能方程和质量亏损计算核反应中释放的核能.（二）过程与方法目标：1.通过质疑、释疑的思维过程，提高分析探究问题的能力2.学习归纳、推理、迁移的科学方法（三）情感态度与价值观目标：1.领略自然界的奇妙与和谐2.体会探索自然规律的乐趣,感悟大自然的博大精深3.激发使命感与责任感,培养将科学服务于人类的意识教学重点：1.核反应中的人工转变及核反应方程2.核能的概念.爱因斯坦的质能方程.计算核能.教学难点：纠正核能是质量转化为能量的错误理解．正确理解质量亏损教学方法：以讲授为主，辅之以学生课堂练习.先从原子核的天然衰变引出原子核的人工转变，进而引入核反应的概念，总结出核反应遵从的规律；从核反应中的γ辐射引入核能的概念，再从核反应中的质量亏损引出爱因斯坦质能关系，最后说明在核反应中释放能量与质量亏损密切相关，给出公式△mc 2，再通过学生的课堂练习加以巩固.教学手段：无特殊教学手段教学过程：㈠创设情境、激趣导入 ㈡自主、合作、探究 ㈢板书设计一、核反应1.核反应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。
说明：10核反应既不是化学变化，也不是物理变化，核反应是核变化。
20核变化包括原子核的衰变和核反应30核反应包括原子核的人工转化、核裂变、轻核的聚变（有时把衰变也称作核反应） 这节课学习原子核的人工转化：在1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子，第一次实现了原子核的人工转变。
2.原子核的人工转变：用α粒子（或H 11或n 10……）轰击原子核使之发生变化的过程，叫做原子核的人工转变。
（或说：用人工方法使原子核发生变化的过程，叫做原子核的人工转变）（原子核的人工转变是核反应中的一种。
原子核的人工转变方程式
原子核的人工转变方程式原子核的人工转变方程式是指通过人工手段改变原子核的构成和性质的化学反应方程式。
这种转变可以通过放射性同位素的放射性衰变、核裂变和核聚变等方式实现。
其中，放射性同位素的放射性衰变是指原子核自发地发生放射性衰变，而核裂变和核聚变则需要外界能量的输入才能发生。
下面分别介绍这三种方法的人工转变方程式：1. 放射性同位素的放射性衰变放射性同位素是指具有不稳定原子核的同位素，它们会自发地发生放射性衰变，释放出粒子或电磁辐射以达到更加稳定的状态。
例如，铀-238（U-238）会经过一系列α衰变和β衰变最终转化为稳定的铅-206（Pb-206），其反应方程式如下：U-238 → Th-234 + α（4/2 He）Th-234 → Pa-234 + β（0/-1 e）Pa-234 → U-234 + β（0/-1 e）U-234 → Th-230 + α（4/2 He）Th-230 → Ra-226 + α（4/2 He）Ra-226 → Rn-222 + α（4/2 He）Rn-222 → Po-218 + α（4/2 He）Po-218 → Pb-214 + α（4/2 He）Pb-214 → Bi-214 + β（0/-1 e）Bi-214 → Po-214 + β（0/-1 e）Po-214 → Pb-210 + α（4/2 He）Pb-210 → Bi-210 + β（0/-1 e）Bi-210 → Po-210 + β（0/-1 e）Po-210 → Pb-206 + α（4/2 He）2. 核裂变核裂变是指将重核分裂成两个或多个轻核的过程，同时释放出大量能量。
这种转变需要外界的能量输入，例如中子轰击或高能粒子撞击等。
以铀为例，其核裂变方程式如下：n + U-235 → Ba-141 + Kr-92 + 3nn + U-238 → Ba-140 + Kr92 + 3n其中，U代表铀，n代表中子，Ba代表钡，Kr代表氪。
人工核反应
• 核力的本质仍在研究中。
五、放射性同位素及应用
具有放射性的同位素叫放射性同位素 •利用它的射线：
根据射线、 射线、 射线的性质 •作为示踪原子：
检查地下输油管道漏油情况 进行诊断 确定植物生长过程中吸收肥料的规律
• 分析径迹的情况可以确定，分叉 后的细长径迹是质子的径迹，短 而粗的径迹是产生的新核的径迹， 碰撞后α粒子的径迹不再出现。
• 从质量数和电荷数守恒可知，产 生的新核是Ｏ17，核反应方程是：
14 7
N
4 2
He
178
O11H
上述实验以及后来用α粒子轰击氟、钠、铝 等元素的原子核都发生了类似的反应，并且都 产生了质子。
Ｔ
Ｔ
ＣＡ
Ｓ Ｆ
Ｍ
实验步骤及结果：
１、适当选择铝箔的厚度，使荧光屏恰好不出现闪光 ２、然后充入氮气
氮气Ｎ２
Ｔ
Ｔ
ＣＡ
Ｓ Ｆ
Ｍ
实验步骤及结果：
１、适当选择铝箔的厚度，使荧光屏恰好不出现闪光入氮气后产生了穿透能力比 α粒子更强的新的粒子，这种粒子可以穿透铝箔，打 在荧光屏上，出现了闪光。
原子核
质子 中子
1 1
H
质子和中子统称为
1 0
n
原子核的电荷数= 质子数
原子核的质量数= 质子数 + 中子数
从放射性元素的原子核中释放出来的α射线就是两个质子和两个中子结合在一起放出的
具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称
如:
1 1
H
(氕)
原子核的衰变人工转变(20210102221237)
原子核的衰变、原子核的人工转变一、天然放射现象1、天然放射现象物质放射出a射线、B射线、丫射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。
1896年法贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里•夫妇发现钋P O和镭R a。
物质发射射线的性质称为放射性（radioactivity）。
元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为放射性元素。
2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。
3、射线种类与性质那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。
在射线经过的空间施加磁场，发现射线①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。
这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。
②根据左手定则，可以判断［射线都是正电荷，［射线是负电荷。
③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。
a射线：氦核流速度约为光速的1/10。
贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；B射线：高速运动的电子流。
速度接近光速，贯穿本领很强。
很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。
丫射线：为波长极短的电磁波。
性质非常象X射线，只是它的贯穿本领比X射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。
电离本领和贯穿本领之间的关系：a粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的a粒子，贯穿本领最弱；而丫光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能小结：①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。
不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。
天然放射现象原子核的人工转变
第一部分：学 案 班级 姓名一、原子核的衰变1. 1896年法国物理学家贝克勒耳发现天然放射性元素，天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。
2．原子核的衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
衰变规律：遵守质量数守恒和电荷数守恒。
3．α衰变：(1)当一个原子核放出α粒子时，它的原子序数Z 减小2，质量数减小4，该原子核变成另一种原子核，这就是α衰变。
(2)规律：4422M M Z Z X Y He --→+。
4．β衰变：(1)粒子就是电子。
当一个原子核发出一个β粒子后，原子核的原子序数增加1，而质量数不变，这就是β衰变。
(2)规律：011M M Z Z X Y e +-→+。
(3)β衰变的实质：某元素的原子核内的一个中子变成质子发射出一个电子。
5．r 射线：总是伴随α衰变或β衰变产生的，r 射线不改变原子核的电荷数和质量数。
6．放射性元素衰变时放出的射线共有三种：α射线、β射线和r 射线。
其射线的本质和性质如下表：7．半衰期：(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。
它表示放射性元素衰变的快慢。
(2)决定因素：由原子核内部的因素决定，与原子所处的物理状态（如压强、湿度等）或化学状态（如单质或化合物）无关。
(3)放射性元素经n 个半衰期未发生衰变的原子核数N 和原有原子核数N 0间关系为：01()2n N N =，对应的质量关系为：01()2n N N =。
二、原子核人工转变1．原子核人工转变：原子核在其他粒子作用下变成另一种原子核的变化。
2．卢瑟福发现质子(1)如图12 -8所示，实验装置：容器C 里有放射性物质A ，从A 射出的α粒子射到一片铝箔F 上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过。
在F 的后面放一荧光屏S ，用显微镜M 来观察荧光屏上是否出现闪光，通过阀门T 可往容器C 里通入气体。
(2)卢瑟福发现质子：1441717281N He O H +→+。
《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、了解原子核人工转变的概念和主要方式。
2、理解原子核人工转变中的核反应方程，能够分析其质量数和电荷数的守恒。
3、认识原子核人工转变在科学研究和实际应用中的重要意义。
二、知识回顾在学习原子核的人工转变之前，我们先来回顾一下一些相关的基础知识。
1、原子的结构原子由原子核和核外电子组成，原子核又由质子和中子构成。
质子带正电荷，中子不带电。
2、天然放射性现象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。
常见的射线有α射线、β射线和γ射线。
三、原子核人工转变的概念原子核的人工转变是指人为地用高速粒子去轰击原子核，使原子核发生转变的过程。
通过这种方式，科学家们可以深入研究原子核的结构和性质。
四、原子核人工转变的主要方式1、用α粒子轰击原子核例如，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发生了如下反应：＼（＾｛14}＿{7}N ＋＾｛4}＿{2}He → ＾｛17}＿{8}O ＋＾｛1}＿{1}H\）在这个反应中，氮原子核吸收了一个α粒子，变成了氧原子核，并放出了一个质子。
2、用质子轰击原子核比如，用质子轰击锂原子核，产生了如下的反应：＼（＾｛7}＿{3}Li ＋＾｛1}＿{1}H → ＾｛4}＿{2}He ＋＾｛4}＿{2}He\）3、用中子轰击原子核用中子轰击铝原子核，会发生这样的转变：＼（＾｛27}＿{13}Al ＋＾｛1}＿{0}n → ＾｛24}＿{12}Mg ＋＾｛4}＿{2}He\）五、核反应方程的书写与分析在原子核人工转变中，核反应方程的书写需要遵循质量数和电荷数守恒的原则。
以卢瑟福用α粒子轰击氮原子核的反应为例：左边氮原子核的质量数为 14，α粒子的质量数为 4，右边氧原子核的质量数为 17，质子的质量数为 1，满足质量数守恒，即 14 ＋ 4 ＝ 17 ＋ 1。
左边氮原子核的电荷数为 7，α粒子的电荷数为 2，右边氧原子核的电荷数为 8，质子的电荷数为 1，满足电荷数守恒，即 7 ＋ 2 ＝ 8 ＋ 1。
2025新课改-高中物理-选修第3册(10讲)09 A人工核反 基础版含答案
2025新课改-高中物理-选修第3册（10讲）09 A 人工核反 基础版人工核反一、人工核反1．核反应⑴ 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。
⑵ 重要的人工核反应第一次实现原子核的人工转变：4141712781He N O H +→+（发现质子的核反应）第一次人工制造放射性同位素：427301213150He Al P n +→+发现中子的核反应：941214260Be He C n +→+2．核裂变与核聚变⑴ 重核的裂变① 重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。
② 铀核的裂变：12351448919256360n U Ba Kr 3n +→++ （Kr 是氪）③ 在一定条件下，由重核裂变产生的中子，再引起新的裂变，就能使核裂变反应不断地进行下去。
这种由重核裂变产生的中子使核裂变一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。
裂变物质的体积是链式反应能否进行的重要因素。
只有当体积足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中新原子核，使链式反应进行下去。
通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
⑵ 核聚变① 两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变。
② 典型的聚变反应：23411120H H He n +→+③ 要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到1510m -以内，核力才能起作用。
由于原子核都带正电，要使它们接近这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。
有一种办法是把它们加热到很高的温度。
当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生聚变。
因此，聚变又叫热核反应。
④ 聚变与裂变相比有很多优点。
第一，轻核聚变产能效率高；第二，地球上聚变燃料的储量丰富；第三，轻核聚变更为安全清洁。
典例精讲【例2.1】（2019春•滨州月考）近代物理的知识，在现代科学技术研究中，有非常广泛的应用。
《原子核的人工转变》 说课稿
《原子核的人工转变》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是“原子核的人工转变”。
接下来，我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“原子核的人工转变”是高中物理选修3-5 中非常重要的一部分内容。
这一章节处于原子物理的核心位置，对于学生理解原子核的结构、放射性元素的衰变以及核能的利用等知识具有承上启下的作用。
教材首先介绍了天然放射性现象，为引入原子核的人工转变做了铺垫。
接着，通过详细的实验描述和理论分析，阐述了原子核人工转变的原理、方法和重要发现。
教材还注重培养学生的科学思维和探究能力，引导学生通过对实验现象的观察和分析，得出科学结论。
二、学情分析学生在之前的学习中，已经对原子结构、天然放射性等知识有了一定的了解，具备了一定的物理基础知识和科学思维能力。
但是，原子核的人工转变涉及到微观领域的知识，较为抽象，学生在理解上可能会存在一定的困难。
此外，学生在实验设计和数据分析方面的能力还有待提高。
基于对教材和学情的分析，我制定了以下教学目标：1、知识与技能目标（1）学生能够理解原子核人工转变的概念和原理。
（2）掌握常见的原子核人工转变的方程和实验方法。
（3）了解原子核人工转变的重要意义和应用。
2、过程与方法目标（1）通过对实验现象的观察和分析，培养学生的观察能力和逻辑推理能力。
（2）通过实验设计和探究，提高学生的实验操作能力和科学探究能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对科学的兴趣和探索精神。
（2）培养学生的科学态度和合作精神。
四、教学重难点1、教学重点（1）原子核人工转变的原理和方程。
（2）常见的原子核人工转变实验。
（1）对原子核人工转变过程中能量和质量变化的理解。
（2）实验设计和数据分析。
五、教法与学法1、教法为了实现教学目标，突破教学重难点，我将采用以下教学方法：（1）讲授法：讲解原子核人工转变的基本概念和原理，使学生形成初步的认识。
原子核的人工转变
原子核的人工转变原子核的人工转变是人类通过不断探索和实践，最终实现的一项伟大成果。
它不仅是物理学和化学学科的重要分支，也是现代科学技术的重要基础。
本文将从人工转变的概念、历史背景、实验方法、应用领域等方面进行探讨。
一、人工转变的概念人工转变是指人类通过特定的实验手段，将原子核中的质子、中子和其他粒子进行增加、减少、替换等改变，从而使原子核的性质发生变化的过程。
人工转变的本质是通过人类的智慧和技术手段，改变原子核的构成和结构，从而实现对物质世界的掌控。
二、历史背景人工转变的研究起源于20世纪初期，当时科学家们已经发现了自然界中的放射性现象。
1911年，英国物理学家Rutherford提出了原子核结构理论，认为原子核是由质子和中子组成的。
这一理论的提出，为人工转变的研究提供了理论基础。
1928年，英国物理学家Cockcroft和Walton成功地利用高压电场将氢原子核和氦原子核碰撞，实现了人工转变。
这一成果的意义重大，不仅证明了原子核的构成理论，也开创了人工转变的研究之路。
随着实验技术的不断发展，人工转变的研究也在不断深入。
20世纪40年代，美国物理学家Seaborg发现了一系列新的放射性元素，为人工转变的研究提供了新的材料基础。
此后，人工转变的研究不断取得新的进展，成为现代物理学和化学学科的重要分支之一。
三、实验方法人工转变的实验方法主要包括两种：粒子轰击法和核反应堆法。
粒子轰击法是指利用粒子加速器将高能粒子轰击目标原子核，使其发生人工转变。
粒子轰击法可以实现原子核的增加、减少、替换等改变，是目前最常用的人工转变方法之一。
核反应堆法是指利用核反应堆中的中子轰击目标原子核，使其发生人工转变。
这种方法可以实现大量的人工转变，但成本较高，实验难度较大。
四、应用领域人工转变在各个领域都有着广泛的应用。
在核物理学领域，人工转变可以研究原子核的结构、性质和相互作用，为核能的应用提供理论基础。
在医学领域，人工转变可以用于放射性同位素的制备和放射性药物的研发。
湖南人教新课标高中总复习第1轮物理第14章第3讲核反应和核能
2．质量和能量是物体两种属性，质能方程揭示质量和能量不可 分割性，建立了两个属性在数值上的关系，但决不可以认为质量和能量 可以相互转化或者错误地认为质量就是能量．
三、获得核能的途径有哪些？
解答：1 重核裂变 重核俘获一个中子后分裂
的直径之比为42∶1，如图14 3 2所示．那么氡核的衰
变方程应是下列方程的哪一个 _____
A.
222 86
Rn
222 87
Fr＋
10e
C.
222 86
Rn
222 85
At＋10
e
B.
222 86
Rn
218 84
Po＋
4 2
He
D.
222 86
Rn
220 85
At＋12
H
解析：此类由静止发生衰变的问题，要注意，
3．中子、质子和正电子的发现：英国卢瑟福 发现质子的核反应方程是：
14 7
N＋42
He
17 8
O＋11 H英国查德威克发现中 Nhomakorabea的核反应方程是：
9 4
Be＋42
He
12 6
C＋ 01
n
小居里夫妇发现正电子的核反应方程是：
27 13
Al＋
4 2
He
30 15
P＋01
n，3105
P
30 14
Si＋01 e
后的总质量数减少
D.
U 235
92
是天然放射性元素，它的半衰期约为7亿年，
随着地球年龄的增长而延长
2．核反应与磁场的结合 例2： 如图1431所示，一个静止的铀核，放在匀强磁场中．它发生一次α衰 变后变为钍核．衰变后，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动．则以下判 断正确的是( ) A．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹 B．1是钍核的径迹， 2是α粒子的径迹 C．3是α粒子的径迹， 4是钍核的径迹 D．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹
《B 原子核的人工转变》教学设计
《B 原子核的人工转变》教学设计一、教学目标1. 知识目标- 理解原子核的人工转变概念，能够准确阐述其原理。
- 掌握卢瑟福发现质子的实验过程、现象及结论。
- 了解查德威克发现中子的实验依据和意义。
2. 能力目标- 通过对实验过程的分析，培养学生的逻辑思维能力和观察能力。
- 让学生在模拟实验探究过程中，提高解决问题的能力和科学探究能力。
- 引导学生对科学史实进行分析总结，提升归纳概括能力。
3. 情感态度与价值观目标- 激发学生对微观世界探索的兴趣，培养学生勇于探索科学奥秘的精神。
- 让学生体会到科学研究是一个不断探索、修正的过程，培养严谨的科学态度。
- 感受科学家们为科学献身的伟大精神，增强对科学事业的崇敬之情。
二、学情分析高中学生已经具备了一定的物理基础知识，如原子结构等知识，对微观世界有了初步的认识。
他们具有较强的好奇心和求知欲，思维比较活跃，喜欢探索新鲜事物。
但是，原子核的人工转变是一个比较抽象的概念，涉及到微观粒子的相互作用，对于学生来说理解起来有一定的难度。
在学习方法上，他们已经习惯了通过实验、分析等方式来获取知识，但在对抽象概念的理解和科学探究能力方面还有待进一步提高。
三、教学重难点1. 教学重点- 原子核人工转变的概念及原理。
- 卢瑟福发现质子的实验及结论。
- 查德威克发现中子的实验过程及意义。
2. 教学难点- 对原子核人工转变原理的深入理解，特别是涉及到微观粒子的能量、动量等概念的运用。
- 理解中子发现的实验逻辑和对中子性质的理解。
四、教学方法讲授法、讨论法、探究法、模拟实验法五、教学过程（一）导入新课同学们，我给你们讲个超级有趣的事儿。
有一次我去参观一个科学博物馆，那里有一个关于原子结构的展览。
我看到了好多关于原子的模型和介绍，有汤姆逊的“枣糕模型”，还有卢瑟福的“核式结构模型”。
当时我就在想啊，科学家们是怎么知道原子里面有原子核，而且原子核还能发生转变呢？这就像我们在探索一个神秘的小宇宙一样。
知识讲解天然放射性现象原子核的人工转变
物理总复习：天然放射性现象、原子核的人工转变编稿：李传安 审稿：隋伟【考纲要求】1、知道原子核的组成、放射性、原子核的衰变2、理解半衰期的含义3、知道放射性同位素的利用和防护4、知道原子核的人工转变 【考点梳理】考点一、天然放射现象 要点诠释：1、1896年，法国物理学家贝克勒耳发现天然放射现象。
物质发射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。
能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。
例：铀或含铀的矿物质，钋、镭等都是天然放射性物质。
①天然放射性并不是少数元素才具有的，原子序数大于或等于83的天然元素都具有放射性，原子序数小于83的天然元素，也有一些具有放射性。
例：2411Na 、3015P 等。
②天然放射性现象的发现，打开了人们认识原子核内部世界的窗口，它不仅使人类认识到原子核也是具有结构的，而且告诉人们原子核可以自发地转变为另一种原子核。
①当放射性物质连续发生衰变时，各种原子核中有的放射α射线，有的放射β射线，同时伴随γ射线，这时在放射性中就会同时有α、β、γ三种射线。
②α、β、γ粒子都是从原子核里放射出来的，但不能认为这三种粒子就是原子核的组成部分。
3、放射性元素的衰变①衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫原子核的衰变。
②三个守恒：衰变过程遵守质量数守恒、电荷数守恒和能量守恒的规律。
③α衰变： M Z X →42M Z Y --+42He 例：238234492902U Th He →+β衰变：M ZX →1M Z Y ++01e - 例：234234090911Th Pa e -→+4、半衰期：是放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间。
计算公式：20011()22n m m m ==，式中t n T= 0m 为放射性元素的初始原子质量，n 为半衰期的倍数，t 为时间，T 为半衰期。
①放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定的，而跟原子所处的物理状态（温度、压强、速度、受力等）和化学状态（单质、化合物等）无关。
下学期 原子核的人工转变
（5）核力： 核子间的力叫核力
2．中子的发现
(1)卢瑟福的假说 1920年，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带 电的中性粒子存在，他把它叫做中子
(2)约里奥·居里夫妇的实验
1930年发现，用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射 线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当 时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种 射线为γ射线．
1932年约里奥·居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)， 竟从石蜡中打出质子，如图8(用投影幻灯片打出)，由于被打出质 子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里 奥·居里夫妇没有得出最后的结论．
(3)查德威克实验 1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中 性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因 此排除了它是γ射线的可能．
19.4 原子核的人工转变
1．质子的发现
(1)原子核的人工转变 是指为了了解原子核的组成，人们有目的的用高速粒子去轰击 某些元素的原子核，使其产生的新粒子。目的是了解原子核的 内部结构和粒子的本质及特点．
(2)α粒子轰击氮原子核的实验 1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，第一次实 现了原子核的人工转变，有了很重要的发现．
实验结论：实验表明，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒 子透过铝箔引起的． (3)质子的发现
①通过测出粒子的的电性、电量、质量和速度等． ②它就是氢原子核，又叫质子。通常用符号
(4) 核反应方程 （5）结论： 质子是原子核的组成部分． 后来人们用同样的方法使氟、钠、铝等发生了类似的转变，都产生 了质子． 由于各种原子核里都能打出质子来，可见质子是原子核的组成部
原子核的衰变人工转变
原子核的衰变、原子核的人工转变一、天然放射现象 1、天然放射现象物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。
1896年法 贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋P O 和镭R a 。
物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。
元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象， 具有放射性的元素称为放射性元素。
2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。
3、射线种类与性质那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。
在射线经过的空间施加磁场，发现射线①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。
这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。
②根据左手定则，可以判断α射线都是正电荷，β射线是负电荷。
③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。
α射线：氦核流速度约为光速的 1/10。
贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；β射线:高速运动的电子流。
速度接近光速，贯穿本领很强。
很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。
γ射线：为波长极短的电磁波。
性质非常象Ｘ射线，只是它的贯穿本领比Ｘ射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。
电离本领和贯穿本领之间的关系：α粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的α粒子，贯穿本领最弱；而γ光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能力最弱而贯穿本领最强.带电量 质量数 符号 电离性穿透性实 质来 源α射线 +2e4（p ）很强很小（一张普通纸）高速的氦核流 v≈0.1c两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出β射线 -e 0弱很强 （几毫米铝板）高速的电子流v≈c 原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出γ射线γ很小更强 （几厘米铅板）波长极短的电磁波 原子核受激发产生的小结：①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。
3.原子核的衰变与人工嬗变
三、原子核的衰变与人工嬗变
2、半衰期
m/g
对于一个原子核来说是随 10
机的，但是大量原子核集合在
一起的时候它是有规律可寻的
，是按指数方式减少的。
5
氡的衰变曲线
半衰期
2.5
放射线元素的原
1.25
子核有半数发生衰变03.8 7.6 11.4
t/d
需要的时间叫半衰期
3.8 3.8
3.8
m
M
(
1
t
)
2
氡半衰期为3.8天 镭半衰期为1.6×103年 铀半衰期为4.5×109年
1 可以根据需要产生α、β、γ、n、+β射线
2 放射性强度容易控制 3）可以制成各种需要的形状 4）半衰期短 5）放射性废料容易处理
三、原子核的衰变与人工嬗变 3、原子核的人工嬗变
1919年，卢瑟福用放射性元素衰变产生的α 粒子轰击氮气，首次通过人工核嬗变制得氧-17：
这种方法很快就成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。
三、原子核的衰变与人工嬗变
4、人工放射同位素的发现
人工放射性核素是在1934年约里奥-居里夫妇用α粒子 轰击铝时最早发现的。
27 Al 4He30P 1n 30 P 0e30Si
13
2
15 0
15
1 14
人工放射性核素是指利用中子流或高能带电粒子流，人为制 备的放射性核素。
现在有核素2800多种，稳定的有270多种，不稳定 的2500多种，不稳定核素中，天然的仅60多种。
三、原子核的衰变与人工嬗变
5、人工放射性同位素的特点
三、原子核的衰变与人工嬗变
（1） α 衰变：新的原子核比原来的核质量数减少4，电荷 数减小2
原子核的人工转变
§16.2原子核的人工转变、裂变和聚变核能、质能方程（一）【考点提示】重 点：1.原子核的人工转变、质子和中子的发现；2.了解裂变和聚变及其特点；3.理解爱因斯坦质能方程难 点：1.原子核的人工转变、核反应方程2. 理解爱因斯坦质能方程【知识要点】一、核反应1、在核物理学中，原子核 的轰击下产生新原子核的过程，叫核反应。
在核反应中，质量数和电荷数都 。
2、几个重要的核反应：质子的发现：中子的发现：放射性同位素的发现：二、核裂变1、重核的裂变： 。
如：n Sr Xe n U 10903813654102359210++→+2、链式反应： 。
3、发生链式反应的条件： 。
4、裂变的应用：原子弹（不可控）、核反应堆、核电站（可控）三、核聚变1、轻核的聚变： 。
如：n He H H 10423121+→+2、发生核聚变的条件： ，所以聚变也称热核反应。
3、太阳内部和许多恒星内部发生激烈的热核反应。
4、聚变的应用：氢弹、可控热核反应。
四、核力与核能1．核力：原子核的半径很小，其中的质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力却能是稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起．这种力叫做核力①核力是很强的力②核力作用范围小，只在2．0×10－15 m 短距离内起作用③每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用2．核能（1）结合能：核子结合成原子核时放出一定的能量，原子核分解成核子时吸收一定能量，这种能量叫结合能．（2）质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。
也可以认为．在核反应中，参加核反应的总质量m 和核反应后生成的核总质量m /之差： Δm=m 一m /（3）爱因斯坦质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E = mc 2，这就是爱因斯坦的质能方程。
质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc 2。
原子核的人工转变原子核的组成
想 一 想
由于原子核的质量大体上是质子质量的整数倍，如果原子 核只由质子组成，则原子核的质量数应该与质子数相等，因而 也与原子核的核电荷数相等。但任意考察两种元素（下表）， 就知它们的核质量数与核电荷数不等。 原子核只由质子组成的设想能够成立吗？
原子核 示意图
钙Ｃａ 汞Ｈｇ
２００ ８０
质量数 电荷数
质子
α粒子轰击铍产生的不可见粒子是什么？
对实验结果的 猜想和思考
钋
１、α射线轰击铍产生的不 可见粒子有很强的穿透能力， 可贯穿１０－２０ｃｍ的铅板， 人们认为它是高能的γ射线。 ２、计算表明，不可见粒子 从石蜡中打出质子，需要提 供5.7 Mev的能量，这要求γ 射线的能量达到55 Mev。但 是，钋发出的α射线轰击铍 只能产生7 Mev的γ射线。因 此，不可见粒子能从石蜡中 打出质子，它一定不是铍被 轰击后发出的γ射线。
铍Ｂｅ
α 不可见 粒子
石蜡 质子
查德威克对实 验结果的分析
钋
铍Ｂｅ
α 不可见 粒子
石蜡 质子
查德威克用碰撞中的动 量守恒和能量守恒分析得到 不可见粒子是质量与质子几 乎相等的、不带电的粒子， 它正是卢瑟福预见的中子。 中子的质量数与质子的相等， 都是1，中子不带电，其电荷 数为零。物理学中用符号 01 n 表示中子。 α射线粒子轰击铍的核反应方 程是：
一、原子核的人工转变
１９１９年卢瑟福完成了用α粒子轰击氮原子 核的人工核实验，实验装置示意如图。
Ｔ
Ｃ Ａ
Ｔ
Ｓ Ｆ Ｍ
Ａ：放射性物质 Ｆ：铝箔
Ｃ：容器 Ｓ：荧光屏
Ｔ：阀门 Ｍ：显微镜
Ｔ Ｃ Ａ
Ｔ
Ｆ
Ｓ
Ｍ
实验步骤及结果：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十四章 B
原子核的人工转变
从天然放射性衰变中可以知道原子核是可以转变的，那么能不能用人工方法使核发生转变，从而研究其变化规律呢？再进一步想，能不能用人工方法使原子核按人们的需要来改变，比如制造重金属等，实现真正的“点石成金”。
1919年卢瑟福用α粒子轰击原子核，实现了世界上第一个人工核反应，在以后的数十年间，许多国家都建造了大型粒子加速器，用它们深入地研究核和粒子的奥秘，图14-4是我国建造的正负电子对撞机，图14-5是兰州重离子加速器主体部分。
利用这些设备科学家进行着各种各样的人工核转变。
什么是原子核的人工转变？世界上首例原子核人工转变是怎样实现的呢？
一、原子核的人工转变
用人工的方法使原予核发生转变的过程叫
做原子核的人工转变。
卢瑟福用α粒子轰击氮
核的实验，是世界上第一个实现原子核人工转
变的实验，其实验装置示意图如图14-6所示。
A是放射性物质，F是银箔，选择银箔的厚度使
从A射出的α粒子恰好能被完全吸收，而不能
穿过。
S是荧光屏，M为显微镜，可以观察荧光
屏上是否出现闪光，当容器通过阀门T通入纯
净的氧气或二氧化碳时，荧光屏S上没有闪光，
说明这时α粒子已全部被银箔F吸收。
当容器
内通入纯净的氮气时，荧光屏S上出现闪光。
卢瑟福认为，这些闪光一定是α粒子击中氮核后，产生能量较大的新粒子透过银箔引起的。
后来，测出这种粒子的质量和电量，才知道它就是氢原子核，即质子。
原子核在人工转变过程中的电荷数和质量数也应当是守恒的，因而以上实验中的人工转变过程，可用核反应方程表示：
14
7
N＋42He→178O＋11H。
自主活动
完成下列人工转变过程的核反应方程：
北京正负电子对撞机
图14-4
兰州重离子加速器（主体部分）
图14-5
图14-6
（1）199F ＋42He →11H ＋______。
（2）2311Na 俘获1个α粒子后放出一个质子。
图14-7是α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照
片，在许多α粒子的径迹中有一条径迹发生了分叉，分
叉后细而长的是质子的径迹，粗而短的是一新生的氧核
的径迹，分叉处就是氮核俘获α粒子发生人工转变的地
方。
大家谈
图14-7云室照片中的分叉径迹，为什么“细而长
的是质子径迹，粗而短的是氧核径迹”？
后来科学家们发现，除了氧和碳之外，原子序数在
21以下的较轻元素的原子核，在α粒子轰击下都能发
生类的转变，都放出质子。
于是，卢瑟福认为氢核是原子核的组成部分，他把
氢核命名为质子（proton ），用符号11P 表示。
随着质子的发现，人们又在思索：质子的电荷数是
1，质量数也是1，如果原子核全部是由质子组成的，那么任何原子核的电荷数跟质量数应当是相同的，但实际上原子核的电荷数只有质量数的一半，或更少些。
这个问题又该如何解释呢？
中子的发现
1920年，卢瑟福在一次演讲中提出猜想：“在某种情况下，有可能由一个电子更加紧密地与氢核结合在一起组成一个中性的双子。
这样的原子也许有很新颖的特性……它应很容易进入原子结构内部，或者与核结合在一起，或者被核的强场所分解……”这就是卢瑟福的中子假说。
1930年，科学家们发现放射性元素钋（Po ）发出的α粒子轰击铍（Be ）时会产生一种看不见的射线，它的贯穿本领极大，在电场和磁场中都不会偏转，因此确认它是由一种不带电的中性粒子组成的。
1932年，约里奥·居里夫妇也做了这个实验，并用这种未知的射线轰击含氢的石蜡（图14-8），发现放出了有巨大能量的质子，因而他们认为这种中性粒子就是能量很大的γ光子。
卢瑟福的学生查德威克（1891-1974）看到并仔细分析了约里奥·居里夫妇的文章，他立图14-8 图14-7
即重复了同样的实验，发现这种中性射线的速度不到光速的110
，并通过动量守恒与能量守恒计算出其质量近似等于质子质量。
查德威
克于1932年2月17日在《自然》杂志上发表了这一结果，并将这
一中性粒子命名为中子（neutron ），用符号10n 表示。
中子诞生了！它是原子核的组成部分。
这一发现是原子核人工
转变的又一个重要成果，产生“铍辐射”的核反应方程是：
42He ＋94Be →10n ＋126
C 。
中子的发现使查德威克荣获了1935年诺贝尔物理学奖，而约里
奥·居里夫妇则因判断失误，与诺贝尔物理学奖失之交臂。
大家谈
人工转变与放射性衰变有什么区别？ *三、放射性同位素
前面提到过的126C 与146C ，有什么区别呢？它们的质子数相同，即核外电子数相同，因而它们的化学性质相同，属于同一种元素一一碳。
但它们的中子数是不同的。
146C 比126C 多两个中子，而且具有放射性。
这种有相同的核电荷数和不同中子数的元素叫同位素。
具有放
射性的同位素叫放射性同位素，通常说的21H （氘）、31H （氚）和11H （氢）是同位素，23492
U 、23592U 和23892
U 也是同位素。
约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，除探测到中子外，还探测到正电子（正电子的质量跟电子相同，带一个单位正电荷，符号是01e ）。
奇怪的是把α粒子源移开之后，铝箔不再发射中子，但仍继续发射正电子。
经研究发现正电子是从新生成的磷核中发射出来的，α粒子轰击铝核的核反应方程是：
2713Al ＋42He →3015P ＋10
n 。
新生成的3015P 是磷的一种同位素，它具有放射性，也有一定的半衰期，它的衰变方程是：
3015P →3014Si ＋10
e 。
用人工方法得到放射性同位素是一个重要的发现，后来人们用各种办法制造的放射性同位素多达1000多种。
在基础型课程中，我们已经介绍了它们在工业、农业、医疗和科研上的种种应用。
查德威克 图14-9。