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--示例

教学重点：核的人工转变和核能的计算

教学难点：核能的计算

教学示例：

一、人工核转变

1、质子的发现

卢瑟福

2、中子的发现

查德威克

二、核能

1、核能

2、质量亏损

3、质能方程

；

4、核能的计算

例题1：已知质子和中子结合成氘核时的质量亏损为0.0040×10-27kg，则此过程中释放的能量为多少？

解：根据爱因斯坦的质能方程知

=eV

=2.2MeV

例题2：静止的锂核

在俘获一个中子后，生成一个氘核和一个粒子，并释放4.8MeV的能量．（1）写出核反应方程式（2）计算反应过程中的质量亏损

解：（1）

（2）根据爱因斯坦的质能方程知：

=

三、核裂变

物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫裂变．

四、铀核的裂变

1、裂变方程

具有多样性

2、核能的释放

举例计算铀核裂变过程释放的能量

3、链式反应

动画演示此过程

五、裂变的应用

1、原子弹

2、核反应堆

六、作业

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高考物理考点重点核反应核能复习

第三课时核反应核能

【教学要求】
1．知道原子核的组成和核力的概念；
2．理解核能的概念，知道获得核能的两种途径。
【知识再现】
一、核反应
1．某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应。
2．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．
3．几种典型的核反应：
（1）卢瑟福发现质子的核反应方程为
_____________________________
（2）德威克发现中子的核反应方程为
_____________________________
（3）伊丽芙居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为
_____________________________
二、核力
1．把核子紧紧束缚在___________，形成稳定的原子核的力，称为核力。
2．核力的特点：
（1）核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间，中子与中子间都可以有核力作用．
（2）是一种强相互作用．
（3）是一种近程力（当两个核子间距r＜2×10-15m时才发生作用）．只有相邻的核子间才有核力作用．
三、核能（原子核的结合能）
1．克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫原子核的结合能，简称核能．
例如：H+n→H+△E（△E=2.22MeV）
2．核能的计算
根据爱因斯坦的质能方程E=mc2或△E=△mc2
3．核能获得的两种途径：
（1）重核的裂变：重核分裂成两个（或两个以上）中等质量核时要释放能量，这种核反应叫裂变．
（2）轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核的变化．
知识点一对质能方程的理解
一定的质量m总是跟一定的能量mc2对应。核子在结合成原子核时的总质量减少了，相应的总能量也要减少，根据能量守恒定律，减少的这部分能量不会凭空消失，它要在核子结合过程中释放出去。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的这部分能量也不会凭空产生，要由外部来供给。
【应用1】为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是（）
A．E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2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=mc2中的E是发生核反应中释放的核能
导示:质能方程的本质是：第一，质量或能量是物质的属性之一；第二，质能方程提示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在量值上的联系决不等于这两个量可相互转化；第三，质量亏损不是否定了质量守恒定律．生成的γ射线虽然质量为零但能量不为零。故选D。
物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量增加了，它的能量也增加；不能错误地认为质量和能量发生了相互转化。对质量亏损，切忌不能误解为这部分质量转变成了能量。
知识点二裂变与聚变
铀核裂变的反应为：
U+n→Xe+Sr+2n+217MeV
氘核和氚核聚合成氦核：
H＋H→He＋n＋17.6MeV
【应用2】（07江苏省如东中学期末）2008年北京奥运会场馆周围80％～90％的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术。太阳能的产生是由于太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为（）
A．
B．
C．D．
导示:太阳能的产生是由于太阳内部进行着激烈热核反应（聚变反应），故选A。
类型一核反应方程的书写
写核反应方程的一般程序是：①先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置；②根据电荷数守恒和质量数守恒规律计算出未知核或未知粒子的电荷数与质量数；③根据未知核或未知粒子的电荷数判定它们是哪种元素或哪种粒子，并在核反应方程一般形式的适当位置写上它们的符号。
【例1】完成下列核反应方程，其中属于衰变的是_________属于人工转变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是__________。
A．
B．
C．
D．
导示:根据电荷数守恒和质量数守恒先完成核反应方程，然后根据核反应的类型即可判断出反应类型．
答案BACD
写核反应方程时的注意事项：
①对于核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头(→)，不能用等号(=)；
②在核反应过程中，遵循电荷教守恒、质量数守恒，但“质量数守恒”决不能说成“质量守恒”；
③核反应的依据是客观实验，有许多核反应的产物不是唯一的(如铀核裂变)．因此不能认为只要配平质量数和核电荷数就可随意编造反应式。
类型二核能的计算
核能的计算方法：（1）根据爱因斯坦的质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(△m)的千克数乘以真空中光速的平方(c=3X108m/s)即：△E=△mc2；（2）根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5MeV，即：△E=△m×931.5MeV。
【例2】（07届南京市第一次调研测试）物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应.根据这一理论，在太阳内部4个氢核()转化成一个氦核()和两个正电子()并放出能量.已知质子质量mP＝1.0073u，α粒子的质mα＝4.0015u，电子的质量me＝0.0005u．1u的质量对应931.5MeV的能量。
（1）写出该热核反应方程
（2）一次这样的热核反应过程中释放出多少兆电子伏的能量?（结果保留四位有效数字）
导示:（1）4→+2
（2）Δm＝4mP－mα－2me
=4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u
=0.0267u
则△E=△m×931.5MeV=0.0267u×931.5MeV/u=24.87MeV
计算核能时需注意：使用公式△E=△mc2时，△m的单位是千克，△E的单位是焦耳；如果用△E=△m×931.5MeV时，△m的单位是原子质量单位（u,1u=1.660566×10-27kg），△E的单位是兆电子伏。
1．（07合肥市教学质量检测一）据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是（）
A．“人造太阳”的核反应方程式是
B．“人造太阳”的核反应方程式是
C．根据公式△E=△mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多
D．根据公式E=mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同

2．（07南京市金陵中学一模）在下列四个方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子，以下判断中正确的是（）
A．X1是α粒子B．X2是质子
C．X3是中子D．X4是电子

3．（07广东省汕尾市调研测试）中子、质子、氘核D的质量分别为mn、mp、mD，现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核，使之分解，用核符号写出上述核反应方程，若分解后的中子、质子的动能相等，则中子的动能是多少？
答案：1．AC、2．D、3．γ+→+；
［(mD－mp－mn)c2+E］。

《§22-5 核反应 核能》 教学设计

每个老师需要在上课前弄好自己的教案课件，到写教案课件的时候了。教案课件工作计划写好了之后，才能使接下来的工作更加有序！你们到底知道多少优秀的教案课件呢？下面是小编帮大家编辑的《《§22-5 核反应 核能》 教学设计》，希望能对您有所帮助，请收藏。

《§22-5核反应核能》教学设计

汽车区三中朱国君

教学设计思路

本节以教师讲授为主，辅之于学生课堂练习。教学课件用以辅助教学、辅助学生学习之用。

让学生理解智能方程，练习书写反应方程式。

教育目标

一、知识目标

1．知道原子核的人工转变及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、能力目标

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、德育目标

认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。

教学重、难点

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

质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解，计算核能。

教学方法

本节以教师讲授为主，辅之于学生课堂练习。教学课件用以辅助教学、辅助学生学习之用。

从核能的利用（核电站）引入课程，指出“核能是人类最终解决能源问题的希望”引发学生的兴趣。用卢瑟福发现质子的核反应(1919年)引出原子核可以实现人工转变的现象。在了解原子核自发和人工转变的基础上，介绍核反应的一般概念，并注意让学生了解核反应中质量数和电荷数守恒的规律。

学生都知道在核反应中会伴随着巨大的能量，那么能量从何而来哪？引出核能的概念。在核能的教学中应注意“一定的质量m和一定的能量mc2相对应”的观点，还应让学生注意，原子核在变化时，其变化前后的总质量是不同的，这种质量差异对应的就是核反应中所吸收或放出的能量.还应注意向学生说明。

从核能的计算中强调要注意单位的换算，如原子质量单位和千克的关系，焦耳和电子伏的关系。

教学过程

○问题情景呈现，导入新课

1：能源是可持续发展问题中的一个重要主题。

大亚湾核电站外观图。

介绍数据：1kg铀235燃烧释放出的原子核能相当于2500吨优质煤燃烧时放出的热量，只需几千克铀235就足够长春市24小时的耗能供应。

课题名称：五、核反应核能

○新课教学

〈一〉核反应

请同学们阅读教材，然后回答以下问题。投影简答题组。

⑴什么是核反应？为什么说原子核的人工转变是核反应的一种？你还知道哪些核反应？

⑵如何用核反应方程表示核反应过程？在核反应中遵循哪些规律？

⑶试比较说明核反应与化学反应的本质区别。

生：阅读有关内容后，先独立思考，然后抽查学生回答问题，互相评价，教师倾听。点拔强调如下：

核反应是一种客观变化，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。它遵守电荷数与质量数守恒两条规律。核反应方程是对核反应过程的抽象表达。

核反应是原子核的变化，结果是产生了新的元素；而化学反应且是原子的重组，原子外层电子的得失，结果是生成了新的分子，并无新元素的产生。

卢瑟福在1919年，首先发现质子，第一次实现了原子核的人工转变。

在原子核的转变中，遵守哪些规律？如此巨大的核能是从哪里来的呢？这是我们在本节课将要学习和探究的新问题。

完成核反应方程：

查德威克（英）在1832年发现“中子”的核反应方程。

刚才我们研究了核反应中生成新元素和粒子的确定方法及表达形式，下面，我们从能量的角度来分析核反应现象。

二核能的释放及计算

1.核能——核反应中释放的能量。核能是从哪里来的？

学生阅读教材后，独立思考上述问题，教师倾听、询问、了解学生提出的各种疑问，然后启发讲解，投影如下内容：

爱因斯坦质能方程：E=mc2中，E表示物体的能量，m表示物体的质量，c表示真空中的光速。

在国际单位制中，E、m、c的单位分别取J、kg和m/s。

计算：1㎏物体对应多少能量？

这一能量相当于一个100万Kw的发电厂三年的发电量!

可见，物体所包含（或具有）的能量是非常巨大的。对此，爱因斯坦说过：“把任何惯性质量理解为能量的一种贮藏，看来要自然得多。”

物体贮藏着巨大的能量是不容置疑的，但是如何使这样巨大的能量释放出来？从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化ΔE与物体的质量变化Δm的关系．

?E=?mc2

?m—质量亏损：如果在一个核反应中，反应前原子核的总质量m1大于反应后原子核的总质量m2，则?m=m1-m2称为质量亏损。

?E：表示与△m相当的能量

质量数与质量的区别

质量数：一个原子质量的为一个质量数

一个原子质量的的大小为1.6606×10-27，称为

“原子质量单位”，符号为u，即：1u=1.6606×10-27㎏

计算：1u的质量相当于________MeV的能量.(1MeV=106eV,1eV=1.6022×10-19J,c=2.9979×108m/s)

解:

例题：已知质子的质量为1.0067277u，中子的质量为1.008665u．氘核的质量为2.013553u，当质子和中子结合成氘核时，

⑴写出核反应方程；

⑵质量亏损；

⑶放出多少能量？

解：

⑴

⑵?m=1.007277u+1.008665u－2.013553u=0.002389u

⑶ΔE=0.002389×931.5MeV=2.22MeV

核能的计算步骤：

1、写出正确的核反应方程。

2、计算核反应前后的质量亏损△m。

3、根据质能方程△E=△m·c2，计算核能。

练习题

氢原子的质量为1.007825u，中子的质量为1.008665u，它们结合成碳12，若已知碳核的质量为12.0000000u；该核反应会放出__________MeV的能量。

答：92.163MeV

小结

核反应

核能

原子核的人工转变

发现质子

发现中子

核反应的规律

质量数守恒

电荷数守恒

质能方程

E=mc2

?E=?mc2

质量亏损——

?m=m1-m2

注意的几个问题：

①质量数不是质量

②记住以下单位换算关系

1MeV=106eV

1eV=1.6022×10-19J

1u（原子质量单位）=1.6606×10-27kg

③1u相当于931.5MeV的能量，这是计算核能经常用到的关系。

教学反馈

课后思考：核能的和平利用。

阅读小材料《中国核电站》

作业：附后面

附:

§22-5核反应核能作业

一、选择题

1．关于核能，下列说法中正确的有[]

A．核子结合成原子核时，需吸收的能量

B．核子结合成原子核时，能放出的能量

C．不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能量相同

D．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，吸收的能量是一个恒定值

2．质子的质量mp，中子的质量为mn，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为[]

A．（mp+mn-m）C2B．（mp+mn）c2C．mc2D．(m-mp)c2

3．关于原子核的能，下面说法正确的是[]

A．使原子核分解成粒子时放出的能量

B．核子结合成原子时需要供给的能量

C．核子结合成原子核时吸收的能量或原子核分解为核子时放出的能量

D．核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解为核子时吸收的能量

4．在计算核子和原子核的质量时，以u为单位比较方便，关于u下列说法中正确的是[]

A．1u≈1.66×10-27kg

C．1u相当于931.5MeV能量

D．u表示一个核子的质量

5．关于爱因斯坦质能方程的下列看法中正确的是[]

A．E＝mc2中的E是物体以光速c运动的动能

B．E＝mc2是物体的核能

C．E=mc2是物体各种形式能的总称

D．由△E=△mc2，在核反应中，亏损的质量△m转化成能量△E放出

E．△E=△mc2表明在核反应中亏损的静质量转化为动质量，被放出的能量带走。

二、填空题

6．已知氢原子的质量为1.007825u，中子的质量为1.008665u，它们结合成碳，碳核的质量为12.000000u，放出的能量为____________________MeV。

7．一个α粒子轰击硼核，生成碳14，并放出0.75MeV的能量。其核反应方程是_________

_________________________，反应中质量亏损是___________________________㎏。

8．正负电子对撞后，转化为两个光子的总能量是_______电子伏。（正负电子质量m=0.91×10-30kg，光子的静止质量为零）

答案

一、选择题

1．BD2．A3．D4．ABC5．CE

二、填空题

6．92．163MeV7．；1．33×10-30

8．1.02×106

高考物理第一轮核反应核能复习学案

一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备，教师要准备好教案，这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容，帮助教师掌握上课时的教学节奏。那么怎么才能写出优秀的教案呢？下面是小编精心为您整理的“高考物理第一轮核反应核能复习学案”，但愿对您的学习工作带来帮助。

第三课时核反应核能

【教学要求】
1．知道原子核的组成和核力的概念；
2．理解核能的概念，知道获得核能的两种途径。
【知识再现】
一、核反应
1．某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应。
2．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．
3．几种典型的核反应：
（1）卢瑟福发现质子的核反应方程为
_____________________________
（2）德威克发现中子的核反应方程为
_____________________________
（3）伊丽芙居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为
_____________________________
二、核力
1．把核子紧紧束缚在___________，形成稳定的原子核的力，称为核力。
2．核力的特点：
（1）核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间，中子与中子间都可以有核力作用．
（2）是一种强相互作用．
（3）是一种近程力（当两个核子间距r＜2×10-15m时才发生作用）．只有相邻的核子间才有核力作用．
三、核能（原子核的结合能）
1．克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫原子核的结合能，简称核能．
例如：H+n→H+△E（△E=2.22MeV）
2．核能的计算
根据爱因斯坦的质能方程E=mc2或△E=△mc2
3．核能获得的两种途径：
（1）重核的裂变：重核分裂成两个（或两个以上）中等质量核时要释放能量，这种核反应叫裂变．
（2）轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核的变化．
知识点一对质能方程的理解
一定的质量m总是跟一定的能量mc2对应。核子在结合成原子核时的总质量减少了，相应的总能量也要减少，根据能量守恒定律，减少的这部分能量不会凭空消失，它要在核子结合过程中释放出去。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的这部分能量也不会凭空产生，要由外部来供给。
【应用1】为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是（）
A．E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2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=mc2中的E是发生核反应中释放的核能
导示:质能方程的本质是：第一，质量或能量是物质的属性之一；第二，质能方程提示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在量值上的联系决不等于这两个量可相互转化；第三，质量亏损不是否定了质量守恒定律．生成的γ射线虽然质量为零但能量不为零。故选D。
物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量增加了，它的能量也增加；不能错误地认为质量和能量发生了相互转化。对质量亏损，切忌不能误解为这部分质量转变成了能量。
知识点二裂变与聚变
铀核裂变的反应为：
U+n→Xe+Sr+2n+217MeV
氘核和氚核聚合成氦核：
H＋H→He＋n＋17.6MeV
【应用2】（07江苏省如东中学期末）2008年北京奥运会场馆周围80％～90％的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术。太阳能的产生是由于太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为（）
A．
B．
C．D．
导示:太阳能的产生是由于太阳内部进行着激烈热核反应（聚变反应），故选A。
类型一核反应方程的书写
写核反应方程的一般程序是：①先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置；②根据电荷数守恒和质量数守恒规律计算出未知核或未知粒子的电荷数与质量数；③根据未知核或未知粒子的电荷数判定它们是哪种元素或哪种粒子，并在核反应方程一般形式的适当位置写上它们的符号。
【例1】完成下列核反应方程，其中属于衰变的是_________属于人工转变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是__________。
A．
B．
C．
D．
导示:根据电荷数守恒和质量数守恒先完成核反应方程，然后根据核反应的类型即可判断出反应类型．
答案BACD
写核反应方程时的注意事项：
①对于核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头(→)，不能用等号(=)；
②在核反应过程中，遵循电荷教守恒、质量数守恒，但“质量数守恒”决不能说成“质量守恒”；
③核反应的依据是客观实验，有许多核反应的产物不是唯一的(如铀核裂变)．因此不能认为只要配平质量数和核电荷数就可随意编造反应式。
类型二核能的计算
核能的计算方法：（1）根据爱因斯坦的质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(△m)的千克数乘以真空中光速的平方(c=3X108m/s)即：△E=△mc2；（2）根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5MeV，即：△E=△m×931.5MeV。
【例2】（07届南京市第一次调研测试）物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应.根据这一理论，在太阳内部4个氢核()转化成一个氦核()和两个正电子()并放出能量.已知质子质量mP＝1.0073u，α粒子的质mα＝4.0015u，电子的质量me＝0.0005u．1u的质量对应931.5MeV的能量。
（1）写出该热核反应方程
（2）一次这样的热核反应过程中释放出多少兆电子伏的能量?（结果保留四位有效数字）
导示:（1）4→+2
（2）Δm＝4mP－mα－2me
=4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u
=0.0267u
则△E=△m×931.5MeV=0.0267u×931.5MeV/u=24.87MeV
计算核能时需注意：使用公式△E=△mc2时，△m的单位是千克，△E的单位是焦耳；如果用△E=△m×931.5MeV时，△m的单位是原子质量单位（u,1u=1.660566×10-27kg），△E的单位是兆电子伏。
1．（07合肥市教学质量检测一）据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是（）
A．“人造太阳”的核反应方程式是
B．“人造太阳”的核反应方程式是
C．根据公式△E=△mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多
D．根据公式E=mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同

2．（07南京市金陵中学一模）在下列四个方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子，以下判断中正确的是（）
A．X1是α粒子B．X2是质子
C．X3是中子D．X4是电子

3．（07广东省汕尾市调研测试）中子、质子、氘核D的质量分别为mn、mp、mD，现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核，使之分解，用核符号写出上述核反应方程，若分解后的中子、质子的动能相等，则中子的动能是多少？
答案：1．AC、2．D、3．γ+→+；
［(mD－mp－mn)c2+E］。

核反应

核反应核能质能方程
一、知识点梳理
1、核反应
在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．
典型的原子核人工转变：
N+HeO+H质子H的发现方程卢瑟福
Be+HeC+n中子n的发现方程查德威克
2、核能
（1）核反应中放出的能量称为核能
（2）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．
（3）质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2
原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ2
3、裂变
把重核分裂成质量较小的核，释放出的核能的反应，叫裂变
典型的裂变反应是：
Ｕ+ｎＳr+Ｘe+10ｎ
4．轻核的聚变
把轻核结合成质量较大的核，释放出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应释放能量较多，典型的轻核聚变为：
Ｈ+ＨＨe+ｎ
5．链式反应
一个重核吸收一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时释放若干个中子，如果这些中子再引起其它重核的裂变，就可以使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应
二、典型例题
例1．雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（v。）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为
νe＋3717Cl→3718Ar十0－1e
已知3717Cl核的质量为36.95658u，3718Ar核的质量为36.95691u，0－1e的质量为0.00055u，1u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为
（A）0.82MeV（B）0.31MeV（C）1.33MeV（D）0.51MeV
[解析]由题意可得：电子中微子的能量E=mc2-（mAr+me-mCl）931.5MeV
=(36.95691+0.00055-36.95658)×931.5MeV
=0.82MeV
则电子中微子的最小能量为Emin=0.82MeV
[点评]应用爱因斯坦质能方程时，注意单位的使用。当用kg单位，c用m/s时，
单位是J，也可像本题利用1u质量对应的能量为931.5MeV.
例2、质子、中子和氘核的质量分别为ｍ１、ｍ２、ｍ３，质子和中子结合成氘核时，发出γ射线，已知普朗克恒量为ｈ，真空中光速为ｃ，则γ射线的频率υ＝______．
[解析]核反应中释放的能量ΔＥ＝Δｍｃ２以释放光子的形式释放出来，由于光子的能量为hυ，依能量守恒定律可知：hυ=Δｍｃ２据此便可求出光子的频率。
质子和中子结合成氘核：Ｈ+ｎＨ+γ这个核反应的质量亏损为：
Δｍ＝ｍ１＋ｍ２－ｍ３
根据爱因斯坦质能方程ΔＥ＝Δｍｃ２
此核反应放出的能量ΔＥ＝（ｍ１＋ｍ２－ｍ）c2
以γ射线形式放出，由Ｅ＝hυ
υ=
[点评]此题考查计算质量亏损，根据爱因斯坦质能方程确定核能．关键是对质量亏损的理解和确定．
例3、如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，区域足够大，方向垂直于纸面向里，直角坐标系xoy的y轴为磁场的左边界，A为固定在x轴上的一个放射源，内装镭核（）沿着与+x成角方向释放一个粒子后衰变成氡核（）。粒子在y轴上的N点沿方向飞离磁场，N点到O点的距离为l，已知OA间距离为，粒子质量为m，电荷量为q，氡核的质量为。
（1）写出镭核的衰变方程；（2）如果镭核衰变时释放的能量全部变为粒子和氡核的动能求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。
[解析]（1）镭核衰变方程为：
（2）镭核衰变放出粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动，粒子射出轴时被粒子接收器接收，设粒子在磁场中的轨道半径为R，其圆心位置如图中点，有
，则①
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有，即，②
粒子的动能为
∴衰变过程中动量守恒，④
则氡核反冲的动能为⑤
∴⑥
[点评]要熟练掌握核反应方程，动量守恒定律，带电粒子在匀强磁场中的圆周运动规律的综合运用。
例4.核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子了。若已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u=1.66×10-27kg。
⑴写出氘和氚聚合的反应方程。
⑵试计算这个核反应释放出来的能量。
⑶若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量？
（一年按3.2×107s计算，光速c=3.00×108m/s，结果取二位有效数字）
[解析]（1）（3）
（2）ΔE=Δmc2=（2．0141+3．0160-4．0026-1．0087）×1．66×10-27×32×1016J=2.8×10-12J
（3）M=
==23kg

例5．众所周知，地球围绕着太阳做椭圆运动，阳光普照大地，万物生长．根据学过的知识试论述说明随着岁月的流逝，地球公转的周期，日、地的平均距离及地球表面的温度的变化趋势．
[解析]太阳内部进行着剧烈的热核反应，在反应过程中向外释放着巨大的能量，这些能量以光子形式放出．根据爱因斯坦质能关系：ΔＥ＝Δｍｃ2，知太阳质量在不断减小．
地球绕太阳旋转是靠太阳对地球的万有引力来提供向心力G=mω2R，现因M减小，即提供的向心力减小，不能满足所需的向心力，地球将慢慢向外做离心运动，使轨道半径变大，日地平均距离变大．
由上式可知，左边的引力G减小，半径R增大，引起地球公转的角速度变化，从而使公转周期变化G=mR，T2=，即T增大．
一方面，因太阳质量变小，发光功率变小；另一方面，日地距离变大，引起辐射到地球表面的能量减小，导致地球表面温度变低．
[点评]该题集原子物理与力学为一体，立意新颖，将这一周而复始的自然用所学知识一步一步说明，是一道考查能力、体现素质的好题．
三、过关测试
1、静止在匀强磁场中的U核，发生。衰变后生成Th核，衰变后的粒子速度方向垂直于磁场方向，则以下结论中正确的是()
①衰变方程可表示为：UTh+He
②衰变后的Th核和粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1:45
③Th核和粒子的动能之比为2:17
④若粒子转了117圈，则Th核转了90圈
A．①③B．②④C①②D．③④
2．下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是
(A)(B)
(C)(D)
3.下列关于原子结构和原子核的说法正确的是（）
A卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构
B天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是射线
C据图15.3-3可知，原子核A裂变变成原子核B和C要放出核能
D据图15.3-3可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收核能
4.当两个中子和两个质子结合成一个粒子时，放出28.30MeV的能量，当三个粒子结合成一个碳核时，放出7.26MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量约为()
A21.04MeVB35.56MeVC77.64MeVD92.16MeV
5.下列说法正确的是
A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应
B、卢瑟福的a粒子散射实验可以估算原子核的大小
C、玻尔理论是依据a粒子散射实验分析得出的
D、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，总能量增大
6．中微子失踪之迷是一直困扰着科学家的问题。原来中微子在离子开太阳向地球运动的过程中，发生“中微子振荡”，转化为一个子和一个子。科学家通过对中微子观察和理论分析，终于弄清了中微子失踪的原因，成为“2001年世界十大科技突破”之一。若中微子在运动中只转化为一个子和一个子，并已知子的运动方向与中微子原来的方向一致，则子的运动方向（）
A一定与中微子方向一致B一定与中微子方向相反C可能与中微子方向不在同一直线上D只能中微子方向在同一直线上
7.在一定条件下，让质子获得足够大的速度，当两个质子p以相等的速率对心正碰，将发生下列反应：P+P→P+P+P+其中是P反质子(反质子与质子质量相等，均为mp，且带一个单位负电荷)，则以下关于该反应的说法正确的是
A．反应前后系统总动量皆为0
B．反应过程系统能量守恒
C．根据爱因斯坦质能方程可知，反应前每个质子的能量最小为2mpc2：
D．根据爱因斯坦质能方程可知，反应后单个质子的能量可能小于mpc286．用粒8.子轰击铍核(Be)，生成一个碳核(C)和一个粒子，则该粒子()
(A)带正电，能在磁场中发生偏转
（B)在任意方向的磁场中都不会发生偏转
(C)电离本领特别强，是原子核的组成部分之一
(D)用来轰击铀235可引起铀榱的裂变
9.假设钚的同位素离子Pu静止在匀强磁场中，设离子沿与磁场垂直的方向放出粒子后，变成铀的一个同位素离子，同时放出能量为E=0.09Mev的光子。（1）试写出这一核反应过程的方程式。（2）光子的波长为多少？（3）若不计光子的动量，则铀核与粒子在匀强磁场中的回旋半径之比是多少？
10.如下图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在磁场中A处放一个放射源，内装（镭），放出某种射线后衰变成Rn（氡）。试写出：衰变的方程，若A距磁场的左边界MN的距离OA=1.0m，放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距经过OA的直线1.0m，由此可以推断出一个静止镭核Ra衰变时放出的能量是多少？保留两位有效数字（取1u=1.6×10-27kg，电子电量e=1.6×10-19c）

11.自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断地向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射。热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间内从物体表面单位面积上辐射的能量越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。
处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8W/(mK4)
在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。
有关数据及数学公式：太阳半径Rs=696000Km，太阳表面温度T=5770K，火星半径r=3395Km。已知球面积S=4πR2，其中R为球半径。
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7～1×10-5m范围内，求相应的频率范围。
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上。已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。
12.核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子了。若已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u=1.66×10-27kg。
⑴写出氘和氚聚合的反应方程。
⑵试计算这个核反应释放出来的能量。
⑶若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量？
（一年按3.2×107s计算，光速c=3.00×108m/s，结果取二位有效数字）

参考答案
1.D
2.AC
3.ABC
4.D
5.BD
6.D
7.A
8.BCD
9.
10.2.0×10-12j
11.3×103~1.5×1015Hz、1.38×1030J,204K
12.⑴略⑵2.8×10-12J⑶23kg

文章来源：http://m.jab88.com/j/38687.html

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