3.0核能PPT课件(共101页)

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❖ 2.分析实验现象:α粒子散射实验挂图.
19世纪末到20世纪的三十年代, 对于电子、光谱的深入研究以及放射 性现象、中子、质子的发现,引起物 理观念的重大变革,创立了新的理论, 导致人们对原子和原子核认识的升 华.
十九世纪末,汤姆生发现了电子,并知道 电子是原子的组成部分.
电子是带负电的,而原子是中性的,因此 推断出原子中还有带正电的物质.
γ射线
❖ 中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线, 研究表明,γ射线的实质是一种波长极短的电 磁波,它不带电,是中性的.
❖ γ射线的穿透本领极强,一般薄金属板都 挡不住它,它能穿透几十厘米厚的水泥墙和 几厘米厚的铅板.
天然放射现象
成分 速度
α 射线
β 射线
氦原子核 高速 电子流
1/10光 速
接近光速
放射性与元素存在的状态无关。
元素的化学性质 决定 原子核外的电子
射线 来源 原子核
人们认识原子核的结构是从 天然放射现象 开始的。
衰变、半衰期
原子核由于放出某种粒子而转变为新核的 变化叫做原子核的衰变。
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
U238在 衰变时产生的钍234也具有放射性,
放出 离子后变为(镤)Th234,上述的过程可以
卢瑟福提出的 原子核式结构
原子的核式结构:
原子的核式结构: 根据卢瑟福的原子结构模型,原子内部是十分
“空旷”的,举一个简单的例子:
原子
体育场
原子核
原子核的组成: 1919年,卢瑟福用粒子轰击氮核,从氮核打出一种粒
子, 测量其带正电,电荷量为一个元电荷,质量、电量与氢
原子核相同。 ------质子。 同样的方法,从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。
原子核的表示:
X A表示 A
质量数 z
X表示 元素符号
Z表示 质子数
29325U表示氦原子核
4 2
He表示氦原子核
有92个质子, 质量数为235, (即有143个中子)
有2个质子, 质量数为4,
(即有2个中子)
同位素:
A z
X
如质子数相同,中子数不 同,(质量数当然不同), 则互为同位素。
11H (氢)
214 82
Pb28134B
i
3、天然放射性元素 Ra衰变成不具有放 射性的元素 Pb时,要经过 5 次 衰 变, 4 次 衰变。
4、10g某放射性元素经过20天后还剩0.625g, 则该元素的半衰期是 5 天,如果再经过30天, 还剩 0.009g7该7元素。(结果保留三位有效 数字)
3.4《裂变和聚变》
教学目标
一、核裂变 1、核裂变概念; 2、铀核的裂变; 3、链式反应 二、核聚变 1 、 轻核的聚变(热核反应) 2、发生聚变的条件 3、实现的方法有: 三、受控热核反应——核聚变的利用
历史资料
1、1964年10月16日15∶00时, 中国首枚原子弹以塔爆方式试爆成功。
2、1966年12月28日12∶00时, 首次氢弹试爆成功
原子弹:铀核裂变时放出巨大的能量,同时能放出多于 二个中子,若分裂时放出的中子全部被别的铀核吸收, 又引起新的裂变,这样,裂变的数目将按指数规律增大, 结果形成一发散的链式反应,这就是原子弹中发生的情 况。
反应堆:核电站中使核燃料在人工控制下产生裂变的装置
链式反应的应用——原子弹
γ
高能量
光速
射线 电磁波
贯穿能力
弱 较强 很强
电离能力
很容易 较弱 更小
如果一种元素具有放射性,那么不论它是 以单质的形式存在,还是以某种化合物的形式 存在,放射性都不受影响,放射性的强度也不 受温度、外界压强的影响,即放射性与元素存 在的状态无关。
元素的化学性质决定于原子核外的电子;
元素的放射性决定于原子核。
X射线又叫伦琴射线
历史上最著名的照片之一
CT
二、天然放射性的发现
1896年,法国物理学 家贝克勒尔发现,铀和含 铀的矿物能够发出看不见 的射线,这种射线可以穿 透黑纸使照相底片感光, 物质发射射线的性质称为 放射性.具有发射性的元 素称为放射性元素.元素 这种自发的放出射线的现 象叫做天然放射现象.
3.2《原子的核式结构》
教学目标
❖ 1.了解原子的核式结构. ❖ 2.培养学生通过现象认清本质的分析、推理能力. ❖ 3.了解原子学说的发展历史,认识α粒子散射实验
的重大意义. ❖ 二、重点分析
❖ 卢瑟福的α粒子散射实验的现象和所说明的问题. ❖ 三、教具
❖ 1.了解α粒子散射实验;放相机、彩色显示器、录 相带.
这些中子又会引起新的裂变、释放更多的能量
链式反应
重核裂变演示
链式反应
临界体积:能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的 临界体积。如果铀235的体积超过了它的临界体积,只 要有中子进入铀块,会立即引起铀核的链式反应,在极 短时间内就会释放出大量的核能,发生猛烈的爆炸,原 子弹就是根据这个原理制成的。
考古学家确定古木年代的方法是用放射性 同位素作为“时钟”,来测量漫长的时间,这 叫做放射性同位素鉴年法.
练习三:
1. 、 和 三种射线的本质各是什么?
2.为什么说放射性表明原子核是有内部结构的?
3. 钍230是放射性的,查一查元素周期表,它
放出一个 粒子后变成了什么元素?写出衰变
方程。
230 90
1896年,法国物理学家贝克勒尔发现,铀和含铀 的矿物能够发出看不见的射线,这种射线可以穿透 黑纸使照相底片感光,物质发射射线的性质称为放 射性.具有发射性的元素称为放射性元素.元素这 种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象.
天然放射性元素的原子核发出的射 线可使照相底片感光
照相底片
铅盒
射 线
放 射 源
用下面的衰变方程表示:
U 238
92
234 90
Th

4 2
He
衰变
234 90
Th
e 234
91
Pa

0 -1
衰变
衰变、半衰期 在放射性元素的原子核中:
结合
质子
中子
转化

中子
质子 电子
衰变 衰变
衰变、半衰期
为什么
射线经常是伴随 射线和 射线产生的.
当放射性物质连续发生衰变时,原子核中
有的发生 衰变,有的发生 衰变,同时
❖ 由于α粒子的质量较大,所以α射线的穿透 本领最小,我们用一张厚纸就能把它挡住.
β射线
❖ 与α射线偏转方向相反的那束射线带负电 荷,我们把它叫做β射线.研究发现β射线由带 负电的粒子(β粒子)组成.进一步研究表明β 粒子就是电子.
❖ β射线的穿透本领较强,很容易穿透黑纸, 还能穿透几厘米厚的铝板.
天然放射现象
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.
放大了1000倍的铀矿石
天然放射现象
放射性物质发出的射线有三种:
天然放射现象
点 击 观 看 动 画
天然放射现象
阅读课文填写表格:
成分
速度 贯穿能力
3、从原子弹试爆到氢弹试爆,美国用了7 年,苏联用了4年,英国接近5年,法国是 8年多,但是中国只用了2年8个月
一、核裂变
物理学中把重核分裂成质量较小 的核,释放核能的反应叫做裂变。
铀核裂变(核反应方程)
235 92
U
01n
141 56
Ba
92 36
Kr
301 n
一般来说,一个铀核裂变要放出2~3个中子,
以及有关科学家的事绩,对学生进行科学道德与唯物史观 的教育. ❖ 二、重点、难点分析 ❖ 1.重点. ❖ (1)衰变规律; ❖ (2)用电场和磁场探测天然射线的基本方法. ❖ 2.难点:用力学和电学知识如何分析天然射线的性质.
人们通过什么现象或实验发现原子核是 由更小的微粒构成的?
人们认识原子 核的结构就是 从天然放射性 开始的。
新课标人教版课件系列
《高中物理》
选修1-2
第三章 《核能》
3.1《放射性的发现》
教学目标
知识与能力: 1、放射性的发现 X射线是什么? 2、天然放射性的发现 3、射线到底是什么?三种射线 教学重点:
三种射线 教学难点: 三种射线
一、放射性的发现
伦琴
第一位获得诺 贝尔物理学奖 的人。
X射线是什么? •X射线穿透能力很强,可穿透几米厚的钢板。 •X射线不带电。 •X射线是一种电磁波。 •产生原因:原子内层电子受激发后产生的射线。
又经2小时 又衰变2.5克 剩 2.5克 再经2小时 又衰变1.25克 剩 1.25克 10克Na24经6小时共衰变了8.75克 剩1.25克
没发生衰变的质量m
1 2n
m0
1
t
m0
2T
衰变、半衰期 不同的放射性元素,半衰期不同。
半衰期是由元素原子核本身的因素决 定的,与原子所处的物理、化学状态及周 围环境、温度都无关。
贝克勒尔
钡铀云母
翠砷铜铀矿
斜水钼铀矿
铀钙石矿
居里夫妇
天然放射现象
放射性不是少数几种元素才有的,研究 发现,原子序数大于或等于83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.
放大了1000倍的铀矿 石
三、射线到底是什么?
❖ 在放射性现象中放出的射线是什么东西呢? ❖ 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性
------质子是原子核的组成部分。
原子核是否只是由质子组成呢?
核的质量 ? 质子质量
核的电量 质子电量
> 核的质量
原子核的组成: 质子质量
核的电量 质子电量
卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子,这
一猜想被他的学生查德威克用实验证实,并得到公
认.
质子 中子
核子
质子数
电荷数
质子数 + 中子数 = 质量数
2 1
H
(重氢)
3 1
H
(氚)
3.3《放射性衰变》
教学目标
❖ 一、知识与能力: ❖ (1)理解什么是“天然放射现象”,掌握天然放射线的性
质;
❖ (2)掌握原子核衰变规律,理解半衰期概念; ❖ (3)结合天然放射线的探测问题,提高学生综合运用物理
知识的能力. ❖ (4)在复习过程中,适当介绍天然放射性的发现过程,
行了 粒子散射实验
卢瑟福
根据汤姆生模型计算的结果:电子质量很
小,对α 粒子的运动方向不会发生明显影响;
由于正电荷均匀分布,α 粒子所受库仑力也 很小,故α 粒子偏转角度不会很大.
粒子散射实验
粒子散射实验现象:
1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍沿 原来方向前进.
2、少数α 粒子发生了较大的偏转.
那么这两种物质是怎样构成原子的呢?
汤姆生提出了 枣糕模型
汤姆生
汤姆生的原子模型
正电荷
在汤姆生的原子 模型中,原子是一个 球体;正电核均匀分 布在整个球内,而电 子都象枣核那样镶嵌 在原子里面.
这个模型不
久就被实验事
电子
实否定了
粒子散射实验
1909~1911年,英国物理 学家卢瑟福和他的助手们进
质以外,还有些什么性质呢? ❖ 这些射线带不带电呢?
天然放射现象
放射性物质发出的射线有三种:
❖ α射线 ❖ β射线 ❖ γ射线
三种射线
α射线
❖ 根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可 以确定,偏转较小的一束由带正电荷的粒子组 成,我们把它叫做α射线,α射线由带正电的α粒 子组成.科学家们研究发现每个α粒子带的正电荷 是电子电荷的2倍,α粒子质量大约等于氦原子 的质量.进一步研究表明α粒子就是氦原子核.
伴随着 辐射。这时射线中就会同时具有 、 和 三种射线。
衰变、半衰期
放射性元素衰变的快慢有一定的规律。
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.
半衰期表示放射性元素 衰变快慢的物理量。
衰变、半衰期
❖ 如:Na24的半衰期是2小时 10克Na经2小时 衰变了5克 剩 5克
氦原子核
射线
4 2
He
1/10光速

e 射线
高速电子流 0
1
接近光速
较强
高能量
射线 电磁波
光速
很强
电离能力 很容易
较弱 更小
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天然放射现象
射线
射线
射线
请根据洛伦兹力的知识来判断这三束各是什么射线?
天然放射现象
具有放射性的元素不论它是以单质的形式 存在,还是以某种化合物的形式存在,放射性 都不受影响。
Th
R 226
88 a

4 2
He
4.什么是半衰期?已知钍234的半衰期是24天, 1g钍234经过120天后还剩下多少?
巩固练习:
1、下面的事实揭示出原子核具有复杂结构的是 D
A、 粒子散射实验 B、氢光谱实验
C、X光的发现
D、天然放射现象
2、完成下面的核反应方程式
226 88
Ra28262Rn
3、极少数α粒子的偏转超过90°.
4、有的甚至几乎达到180 °.
第一条现象说明,原
第四条现象可看子出中,绝α大粒部子分在是空的
原子中碰到了比他第质二量、大三现的象多可的看东出,α 粒
西
子受到较大的库仑力作用
原子的核式结构:
在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核. 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在 原子核里. 带负电的电子在核外空间绕着核旋转.
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