7第七节核反应 核能.doc

2009-2010高二物理教案 西北师大附中 白景曦 - 6 - 第七节 核反应 核能白景曦（西北师范大学第一附属中学 甘肃 兰州 730070）摘要原子核在其他粒子的轰击作用下转变为新的原子核的过程，成为核反应。核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒的原则。核反应过程中释放的能量称为核能。根据爱因斯坦的相对论可知，物体的能量和质量之间存在简单的正比关系，由于核子在结合成原子核或原子核分解为核子的过程中出现了质量亏损，所以核反应过程中需要释放或吸收能量。关键词：核反应 质量亏损 质能方程 引言衰变是原子核的自发变化，能不能用人工方法使原子核发生变化呢？本节课我们就来研究原子核的人工转变。新课教学：1、 核反应大家肯定还记得，放射性同位素是1934年，约里奥居里和伊丽芙居里夫妇（小居里夫妇）在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子由人工放射性同位素磷30的衰变产生的。 （）（ ） 1概念：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，叫核反应。2质子和中子的发现 （1）质子的发现：1919年，卢瑟福用粒子轰击氮原子核，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。质子最初就是这样发现的。（2） 中子的发现：1932年，英国物理学家查德威克用粒子轰击铍原子核，实现了原子核的人工转变，并且发现了中子。 3核反应遵循的原则质量数守恒，电荷数守恒。练习：在下列核反应方程中，x代表的粒子是： （ ） （ ） （ ） （ ） 二、核能开发和利用核能是解决能源问题的重要途径，我国已建成了大亚湾核电站和秦山核电站；由计算可知：1kg铀235“燃烧”释放出的核能相当于2 500吨优质煤燃烧时放出的热量，只需几千克铀235就足够上海市24小时的耗能供应。可见，核反应过程中能够释放出巨大的能量。1核能：核反应中放出的能量叫核能。思考与猜想：核能是从哪里来的呢？2核能的来源（1）质量亏损物理学家们研究发现，氘核虽然是由一个中子和一个质子组成的，但是它的质量却不等于一个中子和一个质子的质量之和，其质量比中子和质子的质量之和要小一些。中子的质量：质子的质量：质子和中子的质量之和：质量差：u为原子质量单位，质量亏损：把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差，叫做核的质量亏损。（2）爱因斯坦的质能方程爱因斯坦的相对论指出：物体的能量（各种形式的能量之和）和质量之间存在着密不可分的联系，它们之间的关系是：即，物体的能量跟质量之间存在着简单的正比关系。物体的能量增大了，质量也增大；能量减小了，质量也减小。核子在结合成原子核时，出现质量亏损，正好表明他们在互相结合过程中放出了能量，放出的能量为：练习：1计算质子和中子结合为氘核时能放出多少核能？2求一个原子质量单位的能量是多少？思考与猜想：是不是所有的核反应都释放核能呢？不是。由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解成核子时，都伴随着巨大的能量变化。如，一个中子和一个质子结合成氘核时，要放出2.22MeV的能量，这个能量以光子的形式辐射出去，即：相反的过程是用射线轰击氘原子核，核反应过程是：从实验知道，当光子的能量小于2.22MeV是时，这个反应不能发生，只有光子的能量等于或大于2.22MeV时，氘核才能分解为质子和中子。3并不是所有的核反应都释放核能，有的核反应需要吸收能量才能发生。巩固练习：有一个钚的同位素离子静止在匀强磁场中，设离子沿与磁场垂直的方向放出粒子以后，变成铀的一个同位素离子，同时放出一个能量为的光子。（1）写出这一过程的核衰变方程。（2）放出的光子的波长是多少？（3）若不计光子的动量，求铀核与粒子在匀强磁场中的回旋半径之比？（4）若不计光子的动能，求粒子的动能是多少？（已知，钚核的质量，铀核的质量，粒子的质量）解析：（1）（2）得：（3）不计光子的动量时，粒子与铀核组成的系统动量守恒： （4）在核反应过程中，系统增加的能量为： 得：不计光子的能量时，结论本节课收获如下：1. 知识：（1）核反应；（2）核能；（3）质量亏损；（4）质能方程。2. 方法：理论探究参考文献：1 人民教育出版社物理室编著物理第二册教师教学用书北京：人民教育出版社，2003.2 人民教育出版社物理室编著物理第二册（必修加选修）北京：人民教育出版社，2006.3 人民教育出版社延边教育出版社