高三物理第一轮复习24核反应核能质能方程学案新
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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：
14 7N+4
2
He
8
O+1
1
H 质子1
1
H的发现方程卢瑟福
9 4Be+4
2
He
6
C+1
n 中子1
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：
235 92Ｕ+ｎＳr+136
54
Ｘe+101
ｎ
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：
2 1Ｈ+ＨＨe+1
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＋37
17Cl→37
18
Ar十 0
－1
e
已知37
17Cl核的质量为36.95658 u，37
18
Ar核的质量为36.95691 u， 0
－1
e的质量为0.00055 u，1
u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 ）0.82 Me V （B ）0.31 MeV （C ）1.33 MeV （D ）0.51 MeV
[解析]由题意可得：电子中微子的能量E ≥E ?=mc 2
-（m Ar +m e -m Cl ）·931.5MeV
=(36.95691+0.00055-36.95658)×931.5MeV =0.82MeV
则电子中微子的最小能量为 E min =0.82MeV
[点评] 应用爱因斯坦质能方程时，注意单位的使用。当m ?用kg 单位，c 用m/s 时，
E ?
单位是J ，也可像本题利用1 u 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h υ，依能量守恒定律可知：h υ=Δｍｃ２据此便可求出光子的频率。
质子和中子结合成氘核：11Ｈ+10ｎ 2
1Ｈ+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＝Δｍｃ
２
此核反应放出的能量 ΔＥ＝（ｍ１＋ｍ２－ｍ）c 2
以γ射线形式放出，由Ｅ＝h υ
υ= h
c m m m 2
321)(-+
[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：He R Ra n 4
22228622688+→
（2）镭核衰变放出α粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动，α粒子射出y 轴时被粒子接收器接收，设α粒子在磁场中的轨道半径为R ，其圆心位置如图中O '点，有
222)2()(R l R l =+-，则l R 8
5
= ①
α粒子在磁场中做匀速圆周运动，有R v m gvB 2
=，即qBR mv =，②
α粒子的动能为m
qBl m qBR m mv mv E 128)5(2)(2)(212
2221====
∴ 衰变过程中动量守恒00v m mv =，④ 则氡核反冲的动能为0
12
00221m mE v m E ==
⑤ ∴ m
qBl m m m E E E 128)5(2
0021+=+= 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=1.66×10-27
kg 。
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3.0×105
kW 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3.2×107
s 计算，光速c=3.00×108
m/s ，结果取二位有效数字） [解析]（1）（3）n He H H 1
04
23
12
1+→+
（2）ΔE=Δmc 2=（2．0141+3．0160-4．0026-1．0087）×1．66×10-27×32×1016J=2.8×10-12J
（3）M=
271066.10141.22-????E
pt
=12
2778108.21066.10141.2102.31032--????????=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＝Δｍ·ｃ2
， 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
2R
mM =m ω2
R ， 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
2
R mM
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 2R
mM =m 224T πR ，T 2=GM R 3
24π，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
238
92U
核，发生。衰变后生成Th 核，衰变后的α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：
23892U
→
23490
Th+4
2He
②衰变后的Th 核和α粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1:45 ③Th 核和α粒子的动能之比为2:17 ④若α粒子转了117圈，则Th 核转了90圈 A ．①③ B ．②④ C ①② D ．③④ 2．下列核反应或核衰变方程中，符号“X ”表示中子的是
(A) X C He Be 1264294+→+ (B)X O He N +→+17
842147
(C)
X H Pt n Hg ++→+11202781020480
2 (D)X Np U +→239
9323992
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α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γ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α粒子时，放出28.30MeV 的能量，当三个α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( )
A 21.04MeV
B 35.56MeV
C 77.64MeV
D 92.16MeV
15.5-3
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μ子和一个τ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μ子和一个τ子，并已知μ子的运动方向与中微子原来的方向一致，则τ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+p 其中p 是P 反质子(反质子与质子质量相等，均为m p ，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2m p c 2
：
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m p c 286．用 α粒8.
子轰击铍核(94Be)，生成一个碳核(12
6C)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
239
94
Pu 静止在匀强磁场中，设离子沿与磁场垂直的方向放出α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α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Ra 22688
（镭），Ra 226
88放出某种射线
后衰变成Rn （氡）。试写出：
Ra 226
88
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=1.6×10-19
c ）
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P 0=σT 4
，其中常量σ=5 .67×10-8
W/(m ?K 4
)
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 = 4πR 2
，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
～1×10-5
m 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πr 2（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=1.66×10-27
kg 。
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3.0×105
kW 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3.2×107
s 计算，光速c=3.00×108
m/s ，结果取二位有效数字）
?
× × × ×
× × × ×
× × × × × × × ×
A O
N
M
参考答案 1.D 2.AC 3.ABC 4. D 5.BD 6. D 7. A 8. BCD 9.
U He Pu 235924223994
+→ m 11
10
38.1-?=λ 46
1
10. 2.0×10-12
j
11.3×103
~1.5×1015
Hz 、1.38×1030
J,204K 12. ⑴略 ⑵2.8×10-12
J ⑶23kg
爱因斯坦的质能方程的理解 爱因斯坦质能方程E=mc2揭示了物质的质量和能量之间的关系：能量与物体的质量成正比，质量和能量不可分割地联系在一起。质能方程 E=mc^2或ΔE=Δmc^2是否反映了质量和能量之间的定量转化关系？质量和能量是否是不守恒的，而是质能守恒？与其相关的“质量亏损”又怎么理解呢？ 要搞清这些问题，就要理解爱因斯坦质能方程的含义。质能方程 E=mc2说明，当一个物体的运动质量为m时，它运动时蕴含的总能量为E。总能量E包括物体的动能和静能。在物体的运动速度不是很大时，动能Ek =(1/2) m0v2，m0是静止质量。静能E0即物体静止时具有的总内能，包括分子动能、分子间的势能，使原子与原子结合在一起的化学能，使原子核与电子结合在一起的电磁能，以及原子核内质子、中子的结合能，等等，E0=m0c2。所以E= mc2= E0+E k。E=mc2说明了一个物体所蕴含的总能量与质量之间的关系。 ΔE=Δmc2说明当一个系统的质量变化了Δm时，相应变化的能量为ΔE。一个系统的能量减少时，其质量也相应减少；当另一个系统接受因而增加了能量时，质量也有相应增加。ΔE=Δmc2说明了一个物体质量改变，总能量也随之改变。 两式含义表明，质能方程没有“质能转化”的含义，质能方程只反映质量和能量在量值上的关系，二者不能相互转化。对一个封闭系统而言，质量是守恒的，能量也是守恒的。在物质反应和转化过程中，物质的存在形式发生变化，能量的形式也发生变化，但质量并没有转化为能量。质量和能量都表示物质的性质，质量描述惯性和引力性，能量描述系统的状态。 那么，质量亏损又是怎么回事呢？ 我们可以看到，质量亏损总是发生在系统向外辐射能量的情况下，系统能量减少，质量自然就减少了。当系统的质量减少Δm时，系统的能量
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： 14 7N+4 2 He 17 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发现方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 12 6 C+1 n 中子1 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： 235 92Ｕ+1 ｎ90 38 Ｓr+136 54 Ｘe+101 ｎ 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： 2 1Ｈ+3 1 Ｈ4 2 Ｈe+1 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＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 已知37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u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
原子和原子核 教学目标：1、使学生知道原子结构，玻尔原子模型。 2、知道天然放射现象，核能 教学重点和难点： 1知道原子结构，玻尔原子模型。 2、知道天然放射现象，核能 课时安排：2课时 教学过程： 一、原子结构： 1、电子的发现和汤姆生的原子模型： （1）电子的发现： 1897年英国物理学家汤姆生,对阴极射线进行了一系列的研究, 从而发现了电子。 电子的发现表明:原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。 （2）汤姆生的原子模型： 1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布 在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。 2、粒子散射实验和原子核结构模型
（1）粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革手吗斯顿完 ①装置： ② a.绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。 b.有少数粒子发生较大角度的偏转 c.有极少数粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。 （2）原子的核式结构模型： 由于粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。 1911年，卢瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子楼式结构模
型:在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正 电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。 原子核半径小于1014m,原子轨道半径约1010m o 3、玻尔的原子模型 （1）原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（两方面） a.电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。 b.电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率，随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。 （2）玻尔理论 上述两个矛盾说明，经典电磁理论己不适用原子系统，玻尔从光谱学成 就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个 假设: ①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。 ②跃迁假设：原子从一个定态（设能量为场）跃迁到另一定态（设能量为&）时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由
第四章原子核 第二节原子核衰变及半衰期 ●学习目标 1、知道放射现象的实质是原子核的衰变 2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。 3、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律 4、理解半衰期的概念 ●重点和难点 重点：原子核的衰变规律及半衰期 难点：半衰期描述的对象 课前导学 一、天然放射性的发现 ①物质发射射线的的性质称为放射性。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 二、放射线中的三剑客 在射线经过的空间施加磁场，射线会分成三束，其中有两束发生了不同的偏转，说明这两束_____________，另一束不偏转，说明_____________。这三种射线叫_____________、_____________、_____________。 三、原子核的衰变 1.定义：原子核自发地放出某种粒子而转变成的变化称为原子核的衰变.可分为、，并伴随着γ射线放出. 2.分类： （1）α衰变：铀238发生α衰变的方程为：，每发生一次α衰变，核电荷数减小2，质量数减少4.α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个和两个组成的粒子（即氦核）. （2）β衰变：钍234发生β衰变的方程为：，每发生一次β衰变，核电荷数增加1，质量数不变.β衰变的实质是元素的原子核内的一个变成时放射出一个（核内
110 011n H e -→+）. （3）γ射线是伴随 衰变或 衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电荷数和质量数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出 . 3.规律：原子核发生衰变时，衰变前后的 和 都守恒. 注意：元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的. 四、半衰期 1.定义：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间叫做原子核的半衰期. 2.意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度. 3.特征：半衰期由 的因素决定,跟原子所处的 或 状态无关. 新 知 探 究 一、 放射线中的三剑客 导学释疑：再一次指导学生阅读课本内容，通过小组合作学习，讨论探究以下问题，实现兵教兵。 射线到底是什么？（小组合作讨论） 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，发现射线如图所示：（投影）思考与讨论： ①我们通过什么办法来研究射线的性质？ ②你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？ ③如果α射线，β射线都是带电粒子流的话，根据图判断，他们分别带什么电荷。 学生分组讨论，回答问题。 ①在射线经过的空间施加磁场 ②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。 ③根据左手定则，可以判断α射线是正电荷，β射线是负电荷。 合作探究：（教师精讲） 如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性质？ 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， 再次阅读课本内容，填写下列表格。
爱因斯坦的质能方程式说明： 物质就是能量 物理学家已经证明，我们这个世界上所有的固体都是由旋转的粒子组成的。 这些粒子有着不同的振动频率，粒子的振动使我们的世界表现成目前的样子。我们的人身也是如此。科学家已经测量过： 人在不同的体格和精神状态下身体的振动频率不同 美国著名的精神科医师大卫·霍金斯(Dr.David R.Hawkins)博士，哲学博士，运用人体运动学的基本原理，经过二十年长期的临床实验，其随机选择的测试对象横跨美国，加拿大，墨西哥，南美，北欧等地，包括各种不同种族，文化，行业，年龄的区别，累积了几千人次和几百万笔数据资料，经过精密的统计分析之后发现： 人类各种不同的意识层次都有其相对应的能量指数， 人的身体会随着精神状况而有强弱的起伏。 根据美国心理学家大卫·霍金斯博士(Dr.David R.Hawkins)的“意识地图”（Consciousness Map）理论，人的意识亮度（以Lux为单位）由低至高可分为17个层级。 以200 的“勇气”为基准，居于其上的8个层级的意识状态可称之为“能力（Power）”，居于其下的8个层级的意识状态则被称为“压力（Force）”。 意识层次的振动频率与能量指数 ? 1. 开悟正觉：700~1000 2. 安详极乐(平和)：600 ? 3. 寧静喜悦：540 ? 4. 爱与崇敬：500 ? 5. 理性谅解(明智)：400 ? 6. 宽容原谅：350 ?7. 希望乐观(主动)：310 ?8. 中性信赖(淡定)：250 ?9. 勇气肯定：200 ?10. 骄傲轻蔑：175 ?11. 愤怒仇恨：150 ?12. 渴爱欲望：125 ?13. 恐惧焦虑：100 ?14. 忧伤懊悔：75 ?15. 冷漠绝望：50 ?16. 罪恶谴责：30 ?17. 羞愧耻辱：20 ?宇宙中造化的能量永远是正性的，负面能量来自人类自己的意念。 ?所以相比之下正性能量比负性能量强千万倍。因此得出：越使用正面的能量与信念，能量越强大。遇到困难也就越容易解决，也拥有强大的力量可以修復自己与帮助自己; ?念力信念的力量无穷大，心存善念、相信自己的信念，我们都可以改变自己的人生，因为“念”转“运”就转。
高三物理第一轮复习24核反应核能质能方程学案新 人教版 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： 14 7N+4 2 He 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发现方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 6 C+1 n 中子1 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： 235 92Ｕ+ｎＳr+136 54 Ｘe+101 ｎ 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： 2 1Ｈ+ＨＨe+1 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＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 已知37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u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
原子和原子核及物理学史专项训练题（09.5） 1．一个U 235 92原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为2351941 9203802U n X Sr n +→++，则下列说法正确的是 A ．X 的原子核中含有86个中子 B ．X 的原子核中含有141个核子 C ．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少 D ．U 235 92是天然放射性元素，它的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短也可能变长 2．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中 A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大 B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小 C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大 D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大 3．下列说法中正确的是 A ．开普勒通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律 B ．牛顿运动定律可以适应于以接近光速的速度运动的物体 C ．查德威克通过实验发现了中子 D ．楞次发现了电磁感应定律 4．当氢原子由较高能级跃迁到较低能级时将 A ．辐射光子,获得能量 B ．吸收光子,获得能量 C ．吸收光子,放出能量 D ．辐射光子,放出能量 5．下列陈述中，请把符合事实的选出来 A ．法拉第发现的电磁感应现象使人类的文明跨进了电气化时代 B ．第一个提到“动量守恒定律”的是英国科学家牛顿 C ．氢原子从基态跃到激发态，可放出能量 D ．核力与万有引力都是只有引力，没有斥力 6．关于爱因斯坦质能方程，有下列几种理解，其中正确的是 A ．质量为m 的煤，完全燃烧放出的能量为ｍc 2 B ．质量为m 的物体，具有的能量为ｍc 2 C ．α粒子的质量为m ，因此在α衰变中放出的能量为ｍc 2 D ．核反应中若质量亏损为m ，则该反应中释放的核能为ｍc 2 7．惰性气体氡发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是 A ．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7. 6天后就一定剩下一个原子核了 B. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的 C. γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强 D ．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4 8．科学家法拉第对电磁学的发展作出了重大贡献，下列陈述中不符合．．． 历史事实的是 A ．法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象 B ．法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场 C ．法拉第首先发现电磁感应现象并给出了电磁感应定律 D ．法拉第首先发现了电流的磁效应现象 9．α射线的速度约为光速度的10%，β射线的速度约为光速度的99%，γ射线是光子。如图1所示，某放射性元素同时放出α、β、γ三种射线，从区域正中央进入匀强电场或者匀强磁场，其中，三种粒子的运动轨迹都正确的是
关于核能的计算 一、基础知识 1、核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核 的结合能，亦称核能． 2、质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2. 3、核能的计算 ⑴.应用质能方程解题的流程图 ①根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是 “J”． ②根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所 以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”． ⑵利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算． 二、练习 1、太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程 是411H→42He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是() A．方程中的X表示中子(10n) B．方程中的X表示电子(0－1e) C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2 D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2 答案 D 解析由质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为01e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错，D对． 2、2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界．太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、 太阳能动态景观……科学研究发现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，即在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子质量m p＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.001 5 u，电子的质量m e＝0.000 5 u，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．
高中物理学史总结 1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）；伽利略时代的仪器、设备十分简陋，技术也比较落后，但伽利略巧妙地运用科学的推理，给出了匀变速运动的定义，最早研究“匀加速直线运动”，导出S正比于t2并给以实验检验；伽利略的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一。17世纪，伽利略通过构思的斜面理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。另外他还发现了“摆的等时性”。 1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。牛顿于1687年正式发表万有引力定律，1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量（微小形变放大思想）；另外牛顿还发现了光的色散原理；创立了微积分、发明了二项式定理；研究光的本性并发明了反射式望远镜。历史上关于光的本质有两种学说：一种是牛顿主张的微粒说——认为光是光源发出的一种物质微粒；一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说——认为光是在空间传播的某种波。 爱因斯坦，德籍犹太人，后加入美国籍，20世纪最伟大的科学家，他提出了“光子”理论及光电效应方程，建立了狭义相对论及广义相对论。提出了“质能方程E=mc2”。经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。1905年爱因斯坦：受到普朗克的启发在德国物理学家赫兹首先发现“光电效应”实验（注：实验做法）的基础上提出了“光子说”，成功地解释了光电效应规律，提出著名的爱因斯坦光电效应方程：E k=hv—W）因此获得诺贝尔物理奖。 1905年爱因斯坦：提出狭义相对论，有两条基本原理： ①相对性原理——不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的； ②光速不变原理——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c不变。 狭义相对论的其他结论： ①时间和空间的相对性——长度收缩和动钟变慢（或时间膨胀） ②相对论速度叠加：光速不变，与光源速度无关；一切运动物体的速度不能超过光速，即光速是物质运动速度的极限。 ③相对论质量：物体运动时的质量大于静止时的质量。 1900年，德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律提出：电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的，提出能量子假说：物质发射或吸收能量时，能量不是连续的，而是一份一份的，每一份就是一个最小的能量单位，即能量子，把物理学带进了量子世界；E与频率υ成正比，即E=hv；另外其在热力学方面也有巨大贡献。 1913年，丹麦物理学家玻尔把普朗克的量子理论应用到原子系统上，提出了自己的原子结构假说，成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱，为量子力学的发展奠定了基础；玻尔最先得出氢原子能级表达式。十九世纪末以前建立的物理学通常称为经典物理学，按照经典物理学理论，如果带电粒子做变速运动，包括振动和圆周运动，粒子一定以电磁波的形式向外辐射能量，辐射的频率等与振动或圆周运动的频率。为了解释与经典物理学的一系列矛盾，玻尔提出了自己的原子结构假说，即玻尔理论。 英国物理学家汤姆生发现电子，说明原子是可分的，有复杂的内部结构，并提出原子的枣糕模型，在当时能解释一些实验现象。并测得了电子的比荷e/m；研究了阴极射线，并指
质能方程的理解 爱因斯坦著名的质能方程式E=mc^2，E表示能量，m代表质量，而c则表示光速。相对论的一个重要结果是质量与能量的关系。质量和能量是不可互换的，是建立在狭义相对论基础上，1915年他提出了广义相对论。因为在经典力学中，质量和能量之间是相互独立、没有关系的，但在相对论力学中，能量和质量是可互换的。爱因斯坦1905年6月发表的论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，解释了光的本质，这也使他于1921年荣获了诺贝尔物理学奖。 这里先直接给出式子E=mc2， E是能量，单位是焦耳（J）； m是质量，单位是千克（Kg）； c 是光速，c=3×108 我们可以通过这种方式来理解爱因斯坦质能方程式。在相对论中，动能定理依然成立，但动能的形式将不同。在力F的作用下，外力做功等于质点动能变化： 这就是爱因斯坦著名的质能关系式，并把moc2称为物体的静能，是总能量的一部分，任何具有静止质量的质点都具有静能。 物体的静止能量是它的总内能，包括分子运动的动能、分子间相互作用的势能、使原子与原子结合在一起的化学能、原子内使原子核和电子结合在一起的电磁能，以及原子核内质子、中子的结合能……物体静止能量的揭示是相对论最重要的推论之一，它指出，静止粒子内部仍然存在着运动。一定质量的粒子具有一定的内部运动能量，反过来，带有一定内部运动能量的粒子就表现出有一定的惯性质量。在
基本粒子转化过程中，有可能把粒子内部蕴藏着的全部静止能量释放出来，变为可以利用的动能。 质量和能量都是物质的重要属性，质量可以通过物体的惯性和万有引力现象而显示出来，能量则通过物质系统状态变化时对外做功、传递热量等形式而显示出来。质能关系式揭示了质量和能量是不可分割的，这个公式表明物质是物质所含有的能量的量度，它只表示具有一定质量的物质客体也必具有和这质量相当的巨大能量。通常所说的物体的动能仅是m2 c和moc2的差额。 质能方程的三种表达形式 表达形式1 E0=m0c2 上式中的mo为物体的静止质量，m0c2为物体的静止能量。中学物理教材中所讲的质能方程含义与此表达式相同，通常简写为 E=mc2。 表达形式2：Ev=Mvc2 随运动速度增大而增大的量。mc为物体运动时的能量，即物体的静止能量和动能之和。 表达形式3：ΔE=Δmc2 上式中的Δm通常为物体静止质量的变化，即质量亏损。ΔE为物体静止能量的变化。实际上这种表达形式是表达形式1的微分形式。这种表达形式最常用，也是学生最容易产生误解的表达形式。 质量和能量的联系 在经典力学中，质量和能量之间是相互独立、没有关系的，但在
原子核及物理学史 一、选择题 1．下列说法正确的是( ) A ．15 11247162N H C He +→+是α衰变方程 B ．123112H H He γ+→+是核聚变反应方程 C ．238 234492902U Th He →+是核裂变反应方程 D ．4273012 13150He Al P n +→+是原子核的人工转变方程 2．随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子．原子核的认识，下列有关原子．原 子核的叙述正确的是( ) A ．卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构 B ．天然放射现象表明原子核内部有电子 C ．英国科学家汤姆生通过对阴极射线等现象的研究，发现了电子 D ．氢原子从3n =能级跃迁到1n =能级和从2n =能级跃迁到1n =能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长 3．下面列出的是一些核反应方程：X S i P 30143015+→；Y B H Be 105219 4+→+；Z Li He He 734242+→+其中（） A ．X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子 B ．X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子 C ．X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子 D ．X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子 4．法拉第发现了电磁感应现象，不仅推动了电磁理论的发展，而且推动了电磁技术的发展，引领 人类进入了电气时代．下列哪一个器件工作时利用了电磁感应现象 ( ) A ．电视机的显像管 B ．回旋加速器 C ．指南针 D ．电磁炉 5．牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建 万有引力定律的过程中，牛顿 ( ) A ．接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想 B ．根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比， 即F m ∞的结论 C ．根据F m ∞和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出12∞F m m D ．根据大量实验数据得出了比例系数G 的大小 6．下列对运动的认识不正确的是( ) A ．亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动 B ．伽利略认为力不是维持物体速度的原因 C ．牛顿认为力的真正效应。总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动 D ．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将 保持这个速度继续运动下去 7．下列叙述中正确的是（） A ．电源的电动势反映了电源将其它形式的能转化为电能的本领 B ．电源提供的电能越多，电源的电动势越大 C ．电源电动势在数值上等于电路中通过1库仑的正电荷时，电场力所做的功 D ．对于有恒定电流通过的导体，通过导体某个截面的电量在任何相等的时间内都相等 8．联合国将2005年定为“国际物理年”，以纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献．对于爱因斯坦提 出的质能方程E=mc 2，以下说法中正确的是( ) A ．E=mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比
核反应核能质能方程 一、考点聚焦 核能．质量亏损．爱因斯坦的质能方程Ⅱ要求 核反应堆．核电站Ⅰ要求 重核的裂变．链式反应．轻核的聚变Ⅰ要求 可控热核反应．Ⅰ要求 二、知识扫描 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 14 7N+4 2 He 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发觉方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 6 C+1 n 中子1 n的发觉方程查德威克 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，开释出的核能的反应，叫裂变 典型的裂变反应是： 235 92Ｕ+ｎＳr+136 54 Ｘe+101 ｎ 4．轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核，开释出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应开释能量较多，典型的轻核聚变为： 2 1Ｈ+ＨＨe+1 ｎ 5．链式反应 一个重核吸取一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时开释假设干个中子，假如这些中子再引起其它重核的裂变，就能够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 三、好题精析 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．电子中微子能够将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 νe＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量 为931.5MeV.依照以上数据，能够判定参与上述反应的电子中微子的最小能量为〔A〕0.82 Me V 〔B〕0.31 MeV 〔C〕1.33 MeV 〔D〕0.51 MeV [解析] 由题意可得：电子中微子的能量E≥E ?=mc2-〔m Ar+m e-m Cl〕·931.5MeV
时间人物事件相关专有名词17世纪中叶法国科学家笛卡尔提出动量概念动量（momentum）1668 荷兰物理学家惠更斯明确指出了动量的方 向性和守恒性 动量（momentum） 1687 英国科学家牛顿修改笛卡尔对动量的 定义，明确地用质量与 速度的乘积定义动量动量（momentum）、速度（velocity） 1743 法国科学家达兰贝尔指出动量和动能两种 量度的同样有效性动量（momentum）、动能（kinetic energy） 1920 英籍物理学家卢瑟福猜测原子中可能还有 一种电中性的粒子 原子（atom） 1932 英国物理学家查德威克发现了卢瑟福所预言 的粒子——中子 中子（neutron） 1896 德国物理学家维恩提出了辐射强度按波 长分布的理论公式维 恩公式辐射（radiation）、波长（wavelength） 1900 英国物理学家瑞利提出了辐射强度按波 长分布的理论公式瑞 利公式辐射（radiation）、波长（wavelength） 1900 德国物理学家普朗克提出能量子假说，正确 地破除了“能量连续变 化”的传统观念并得出 了黑体辐射的度按波 长分布的公式黑体（lbackbody）、黑体辐射（blackbody radiation）、能量子（energy quantum）、普朗克常数（Planck consant） 19世纪初英国物理学家托马 斯·杨观察到了光的干涉现 象 干涉（interference） 19世纪初法国物理学家菲涅耳观察到了光的衍射现 象 衍射（diffraction） 19世纪初法国物理学家马吕斯观察到了光的偏振现 象 偏振（polarization） 19世纪60年代英国物理学家麦克斯韦从理论上确认了光的 电磁波本质 电磁波（electromagnetic wave） 1887 德国物理学家赫兹发现了光电现象光电现象 （photoelectric effect） 1905 犹太裔物理学家爱因斯 坦提出爱因斯坦光电效 应方程 爱因斯坦光电效应方 程（Einstein photoelectric equation）、光子 （photon） 1907 美国物理学家密立根测量光电效应中几个 重要的物理量，检验了爱因斯坦光电效应方程（Einstein
试讨论爱因斯坦质能方程E=mc^2的物理含义以及其应用 物理含义： E=mc^2，其中E 代表完全释放出来的能量，m 代表质量，C 代表真空中光速 。 1、质量和能量是物质的两个重要属性，质能方程2mc E =揭示了这两个物理量之间在量值上存在着简单的正比关系，即一定的质量总是和一定的能量相对应，或者理解为物体所蕴藏 的能量与物体的质量成正比； 2、物质的质量增加了，与之相对应的能量就会增加，反之，物质的质量减少了，与之相对应的能量也随之减小； 3、当物体静止时，物体所蕴藏的能量200c m E = ，称为物体的静止能量或静质能； 4、对于一个以速率v 运动的物体，其总能量为动能和静质能之和：20mc E E E k =+= （m 为动质量） 5、原子核反应时，质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量(γ光子的动质量)，减少的静质能以 γ 射线的形式辐射出来，并不是这部分质量消失或质量转化为能量。在核反应中，分别遵循能量转化与守恒和质量守恒这两大基本规律。 应用： 爱因斯坦质能方程对于核能的利用及基本粒子的研究，有重要的意义。 在核反应中，核子结合成原子核时，原子核内的每个核子质量都比该核子独立状态下的质量小，所以原子核的质量比组成该核的全部粒子在独立状态下的质量之和要小，减少的那部分物质所蕴藏的总能量都释放出来了。这就是在核子结合成原子核的过程中之所以释放结合能的原因。 我们把组成原子核的全部核子在独立状态下的质量之和与该原子核的质量之差叫做核的质量亏损。如果知道了核的质量亏损，根据质能方程就可以求出该核的结合能。 这里还需强调，虽然在核子结合成原子核时，发生了质量亏损现象，但是核反应前后核子数是守恒的，只是核反应后的核子比较反应前的核子“瘦”了一些。同时核反应前后的质量也守恒，核子亏损的那部分质量并没有消失，就是“携带着”释放出来的能量的物质的质量。
必修一 46——47页 亚里士多德认为质量越大的物理下落越快 平均速度，瞬时速度，加速度都是伽利略建立的物理概念 伽利略首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法 伽利略时代用滴水计时法，所以研究自由落体运动时，利用斜面“冲淡”重力，使时间容易测量 伽利略利用斜面实验合理外推出了自由落体的规律 伽利略思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推演）结合起来 52——53页 四种基本相互作用 万有引力
电磁相互作用（电荷间，磁体间的相互作用，常见的弹力，摩擦力等的实质是电磁相互作用） 强相互作用弱相互作用（作用范围小，只存在于原子核内部） 68——69页 牛顿第一定律的形成 （1）伽利略的研究和科学想象： 同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开始滑下，（这是为了保证每次小车到达水平面时有相同的速度）。第一次在水平面上铺上毛巾，小车在毛巾上滑行很短的距离就停下了；第二次在水平面铺上较光滑的棉布，小车在棉布上滑行的距离较远；第三次是光滑的木板，小车滑行的距离最远． 伽利略认为，是平面对小车的阻力使小车停下，平面越光滑小车滑行就越远．表明阻力越小，小车滑行就越远．伽利略科学地想象：要是能找到一块十分光滑的平面，阻力为零，小车的滑行速度将不会减慢． (2)笛卡尔的补充 笛卡尔等人又在伽利略研究的基础上进行了更深入的研究，他认为：如果运动物体，不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不会变，将沿原来的方向匀速运动下去． (3)牛顿的伟大贡献
英国的伟大科学家牛顿，总结了伽利略等人的研究成果；从而概括出一条重要的物理定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态．这就是牛顿第一定律． 牛顿第一定律是利用逻辑思维推理出来的，不是实验定律，牛顿第二定律是实验定律 78页 国际基本单位 长度——米——m 质量——kg 时间——s 电流——A 温度——K 物质的量——mol 光强——坎德拉——cd 91页 麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波，赫兹用实验证明了电磁波的存在 必修二
质能方程的理解 龙润 爱因斯坦质能方程E=mc2揭示了物质的质量和能量之间的关系：能量与物体的质量成正比，质量和能量不可分割地联系在一起。 误区一：由质能方程E= mc2，可推得ΔE=Δmc2，这说明质量就是能量、质量可以转化为能量 误区二：关系式ΔE=Δmc2中的质量亏损表明在核反应时质量不守恒 误区三：在核反应时常有γ光子释放，根据E= mc2可知γ光子有一定的质量，这与γ光子的质量数为零相矛盾 要搞清这些问题，就要理解爱因斯坦质能方程的含义。质能方程E=mc2说明，当一个物体的运动质量为m时，它运动时蕴含的总能量为E。总能量E包括物体的动能和静能。在物体的运动速度不是很大时，动能E k =(1/2) m0v2，m0是静止质量。静能E0即物体静止时具有的总内能，包括分子动能、分子间的势能，使原子与原子结合在一起的化学能，使原子核与电子结合在一起的电磁能，以及原子核内质子、中子的结合能，等等，E0=m0c2。所以E= mc2= E0+E k。E=mc2说明了一个物体所蕴含的总能量与质量之间的关系。 ΔE=Δmc2说明当一个系统的质量变化了Δm时，相应变化的能量为ΔE。一个系统的能量减少时，其质量也相应减少；当另一个系统接受因而增加了能量时，质量也有相应增加。ΔE=Δmc2说明了一个物体质量改变，总能量也随之改变。 两式含义表明，质能方程没有“质能转化”的含义，质能方程只反映质量和能量在量值上的关系，二者不能相互转化。对一个封闭系统而言，质量是守恒的，能量也是守恒的。在物质反应和转化过程中，物质的存在形式发生变化，能量的形式也发生变化，但质量并没有转化为能量。质量和能量都表示物质的性质，质量描述惯性和引力性，能量描述系统的状态。 那么，质量亏损又是怎么回事呢？
第4章第1节核力与核能 第1节核力与核能 学习目标知识脉络 1.认识核素图，知道核力的概念及特点．(重点) 2.知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小．(重点) 3.理解结合能及平均结合能的概念，知道核反应中的质量亏损．(难点) 4.掌握爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系，能应用质能方程进行计算．(重点) 核力与核的稳定性 [先填空] 1．核力 把原子核中的核子维系在一起的力． 2．核力特点 (1)核力是短程力，作用范围在2 f(1 f＝10－15 )左右，它不能延伸到3 f以外． (2)当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力． (3)核力是一种强相互作用，若两质子之间的距离为1 f，库仑力是200 N左右，核力必须非常强才能抵消所有质子库
仑力的作用． 3．核素 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子． 4．核素图 用横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，每一种核素用一小方块表示，所得到的图象． 5．核的稳定性 (1)核素的稳定区：几乎全落在一条曲线上，或紧靠曲线的两侧区域． (2)稳定核素的中子数与质子数的关系：随着Z的增加，稳定核素的中子数越越大于质子数． [再判断] 1．原子核内的质子间均存在核力和库仑力．(×) 2．稳定原子核的质子数总是与中子数相等．(×) 3．对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用．(√) [后思考] 原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？ 【提示】组成原子核的相邻的核子间存在核力． [核心点击] 1．原子核中核子比例关系：自然界中较轻的原子核，
2013-2014学年度北京师范大学万宁附属中学 核反应方程专项训练卷 考试范围：核反应方程；命题人：王占国；审题人：孙炜煜 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、选择题（题型注释） 1．下列说法正确的是______．（选对1个给2分，选对2个给3分，选对3个给4分；每选错1个扣2分，最低得分为0分） a ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 b ．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，其核反应方程式是147N ＋42He →171 81O H + c ．21083Bi 的半衰期是5天，12g 21083Bi 经过15天后还有1.5g 未衰变 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，电子的动能增大，原子总能量增大 e ．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象 【答案】abc 【解析】 试题分析：太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应,a 正确； 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，其核反应方程式是147N ＋42He →171 81O H +，b 正确； 21083 Bi 的半衰期是5天，12g 21083Bi 经过5天后还有6g 未衰变， 经过10天后还有3g 未衰变，经过15天后，还有1.5g 未衰变，C 正确； 库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能），因为吸收了光子，总能量变大，故d 错误； 光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象，e 错误。 2．钚的一种同位素 23994 Pu 衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为 2392354 94 922Pu U He γ→ ++, 则 （ ） A ．核燃料总是利用比结合能小的核 B ．核反应中γ光子的能量就是结合能 C ． 23592 U 核比23994Pu 核更稳定，说明235 92U 的结合能大 D ．由于衰变时释放巨大能量，所以239 94 Pu 比23592U 的比结合能小 【答案】AD
原子核 教学目标 1．通过人类认识原子核组成的过程复习，使学生明确认识依赖于实践；科学的认识源于科学家们的科学实验与研究探索．从而培养学生的科学态度与探索精神． 学生应知道一些重要的物理事实：天然放射性的发现，质子、中子、放射性同位素的发现等，恰恰是明确原子核组成的实验基础． 2．掌握衰变及原子核人工转变的规律——质量数守恒、核电荷数守恒．学生应能根据实际写出正确的核反应方程．应用衰变规律分析解决相关问题，并明确半衰期的意义． 3．明确核力、结合能、平均结合能、质量亏损、爱因斯坦质能方程的意义，并掌握其应用——获得核能的途径（裂变、聚变）． 教学重点、难点分析 1．放射性元素衰变时，通常会同时放出α、β和γ三种射线，即α、β衰变核反应同时放出γ射线（释放能量）．在某些特殊情况下，某些放射性元素只放出α或只放出β射线．但任何情况下都不会只放出γ射线，γ射线只能伴随α或β射线放出．发现放射性同位素的同时，发现正电子的核反应可称为放射性同位素的+β衰变，其核反应方程为 放射性元素的半衰期只决定于原子核的性质，与元素所处物理、化 对应质量关系
2．写四类核反应方程，即衰变、人工转变、裂变、聚变核反应时，要遵循三个守恒，即质量数、荷电核数、能量守恒．但要以核反应的事实为基础，不能仅根据质量数、荷电核数两个守恒而书写出事实上不存在的核反应．另外，核反应通常是不可逆的，方程中只能用“→”连接并指示反应方向，而不能用“=”连接． β衰变与+β衰变中，新原子核的荷电核数的变化，可理解为在原来的核中有： 3．△E=△mc2这一爱因斯坦质能关系式，是释放原子核能的重要理论依据．具体应用之计算核能时要注意单位的统一，△m单位是“kg”，△E单位是“J”；若△m单位是“U”，则△E的单位是“MeV”． 此结论可在计算中直接应用． 4．裂变与聚变均是释放原子核能（结合能）的核反应，应理解为反应后均发生质量亏损，所以都释放出核能以γ光形式辐射；重核裂变、轻核聚变都是变成中等质量核，即都是由核子平均结合能小的核变成核子平均结合能大的核；又都是在一定条件下才能完成的核反应，即必须先吸收能量（有中子轰击或超高温存在），再释放能量；是由于生成新核的核子平均结合能大，所以反应吸收的能量小于核子平均结合能与核子数乘积（释放的能量）． 5．在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成新核与粒子的动能．此种情况可应用动量守恒与能量守恒计算核能． 教学过程设计 教师活动 问：人类是怎样认识到微观原子核的组成的 再通过以下具体问题引导同学回答： 学生活动 同学们看书、讨论．