第六节核裂变
学习目标
知识导图
知识点1 重核的裂变
1．定义
使重核分裂成__中等质量__的原子核的核反应叫重核的裂变。
2．核反应类型
重核的裂变只发生在__人为控制__的核反应中，自然界不会自发的产生。3．一种典型的铀核裂变
23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋__310n__。
知识点2 链式反应
1．定义
重核裂变产生的__中子__使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫链式反应。
2．条件
发生裂变物质的体积大于__临界体积__或裂变物质的质量大于__临界质量__。
知识点3 核电站
1．核电站的工作原理
核电站的核心是__核反应堆__，其简化示意图如图所示。各部分作用如下：
(1)核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%～4%)制成__铀棒__作为核燃料，释放__核能__。
(2)减速剂：用__石墨、重水和普通水__，使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收。
(3)控制棒：由吸收中子能力很强的__镉__制成，用以控制__反应速度__。
(4)水泥防护层：反应堆外层是很厚的__水泥壁__，可防止射线辐射出去。
(5)热交换器：靠__水__和__液态金属钠__在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去。
2．核电站与火电站相比有何优缺点
(1)优点：①核电站消耗的燃料__很少__。
②作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量__很大__。
③火电站烧煤要放出很多污染物，而核电站放出的污染物要__少得多__。
(2)缺点：①一旦核泄漏会造成严重的__核污染__。
②核废料处理__比较困难__。
预习反馈
『判一判』
(1)只要铀块的体积大于临界体积，就可以发生链式反应。(×)
(2)中子从铀块中通过时，一定发生链式反应。(×)
(3)重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小。(×)
(4)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度。(√)
(5)核反应堆用过的核废料无毒无害。(×)
『选一选』
山东荣成石岛湾核电站总装机规模400万千瓦。核电站与火电站相比较，下列说法错误的是( B )
A．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量
B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭
C．在经济效益方面核电与火电不相上下
D．核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理
解析：核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A正确；就可采储量所提供的能量来说，远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B错误；在经济效益方面核电与火电不相上下，C正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D正确。
『想一想』
如图为核裂变示意图。
(1)重核裂变是一种天然现象吗？
(2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？
答案：(1)不是(2)不能
解析：重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中，只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变。
探究一重核的裂变及链式反应
S
思考讨论
i kao tao lun 1
1964年10月16日，中国第一颗原子弹在罗布泊的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1600m范围内所有动植物全部死亡
(1)巨大的核能是从哪里来的？
(2)在利用重核裂变制成的原子弹中，需不需要用镉制成的控制棒？提示：(1)铀核的裂变
(2)不需要
G
归纳总结
ui na zong jie
1．铀核的裂变
(1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形式。
(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断进行下去，释放出越来越多的核能。
(3)常见的裂变方程：
①23592U＋10n―→13954Xe＋95
38Sr＋210n
②23592U＋10n―→14456Ba＋89
36Kr＋310n
2．链式反应的条件
(1)要有足够浓度的235U
(2)要有足够数量的慢中子
(3)铀块的体积要大于临界体积
3．裂变反应的能量
铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量。一个铀235核裂变时释放的能量如果按200MeV估算，1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。
D
典例剖析ian li pou xi
典例1 关于重核裂变，下列说法正确的是( D )
A．重核裂变成中等核要吸收能量
B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应
C．重核裂变过程中质量数减少
D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能
解题指导：裂变反应特点―→规律―→发生条件
解析：中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定。如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量。由此知A错误，D正确；当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才
能进行，B 错误；核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C 错误。,
〔对点训练1〕 (多选)(河北省邯郸市2017～2018学年高三模拟)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中一种裂变反应式是235 92U ＋10n→144 56Ba ＋89 36Kr ＋310n 。下列说法正确的有( AC )
A ．上述裂变反应中伴随着中子放出
B ．铀块体积对链式反应的发生无影响
C ．铀核的链式反应可人工控制
D ．铀核的半衰期会受到环境温度的影响
解析：裂变反应式中的10n 为中子，铀块只有体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，A 、C 对B 错；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，D 错。
探究二 核电站
S 思考讨论
i kao tao lun 2
如图所示为核电站工作流程示意图
(1)核电站的核心设施是什么？
(2)核电站是如何实现能量的转化与转移的？
提示：(1)核电站的核心设施是核反应堆。
(2)通过热交换器将核反应中产生的热量输送出来，推动汽轮机工作。
G 归纳总结
ui na zong jie
核反应堆
原子核的链式反应可以在人工控制下进行，使核能较平缓地释放出来，这样释放的核能就可以为人类的和平建设服务，裂变反应堆的结构和工作原理如下表所示：
特别提醒：在利用核反应堆发电时，一定要注意安全防护，历史上曾经有过核电站泄漏事故。
D
典例剖析ian li pou xi
典例 2 (多选)如图是慢中子反应堆的示意图，对核反应堆的下列说法中正确的是( BC )
A．铀235容易吸收快中子发生裂变反应
B．快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应
C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些
D．若要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些
解题指导：深入理解核反应堆的工作原理，是处理该类问题的关键。
解析：根据铀235的特点，它更容易吸收慢中子而发生裂变，A错误；在反应堆中减速剂的作用就是减少快中子能量从而更易让铀235吸收裂变，B正确；链式反应的剧烈程度取决于裂变释放出的中子总数，镉控制棒可以吸收中子，因而可以控制核反应的快慢，即插入的深，吸收的多，反应将变慢，反之将加快，C正确，D错误。,
〔对点训练2〕原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成，它们是( A )
A．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统
C．原子燃料、慢化剂、碰撞系统和传热系统
D．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统
解析：原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由原子燃料、
慢化剂、冷却系统和控制调节系统四部分组成，故A正确。
核能的利用与计算
1．核能的应用
原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短时间内释放出来。核电站是利用缓慢释放的核能来发电，这是核能的和平利用。
2．核能的计算
(1)若以kg为质量亏损Δm的单位，则计算时应用公式ΔE＝Δmc2
(2)若以原子单位“u”为质量亏损单位，则ΔE＝Δm×931.5MeV
(3)两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，1MeV＝1×106×1.6×10－19J＝1.6×10－13J
案例山东烟台海阳核电站项目，一期工程和2号常规岛正在进行设备安装，一期工程规划建设两台125万千瓦AP1000核电机组，预计2016年并网发电。如果铀235在中子的轰击下裂变为90
38Sr和13654Xe，质量m U＝235.0439u，m n＝1.0087u，m Sr＝89.9077u，m Xe ＝135.9072u。
(1)写出裂变方程；
(2)求出一个铀核裂变放出的能量；
(3)若铀矿石的浓度为3%，一期工程建成后，一年将消耗多少吨铀矿石？
解析：(2)裂变过程的质量亏损Δm＝m U＋m n－m Sr－m Xe－10m n＝0.1507u
释放的能量ΔE＝Δmc2＝0.1507×931MeV≈140.3MeV
(3)核电站一年的发电量E＝Pt＝2×125×107×365×24×60×60J＝7.884×1016J
由E＝NΔE＝m·3%
M
N AΔE，得m＝
EM
3%·NAΔE
＝
7.884×1016×235
3%×6.02×1023×140.3×106×1.6×10－19
g≈4.57×107g＝45.7t
答案：(1)23592U＋10n―→9038Sr＋13654Xe＋1010n (2)140.3MeV (3)45.7t
1．(安徽省池州市2018届高三上学期期末)前不久，新华社评出2017年国际十大新闻：朝鲜核导试验半岛局势趋紧列第五。有关核反应方程，下列说法正确的是( A )
A．23892U→23490Th＋42He属于α衰变
B．147N＋42He→178O＋1H是β衰变
C．核反应方程21084Po→y82X＋42He中的y＝206，X的中子个数为128
D．铀核裂变的核反应为23892U→14136Ba＋9236Kr＋210n
解析：α衰变是重核自发的放出α粒子的天然放射现象，其中α粒子是42He，故A正确；147N＋42He→178O＋1H是发现质子的原子核人工转变，故B错误；X的中子个数为206－82＝124，故C错误；铀核裂变属于重核裂变，不能自发进行，故D错误。
2．(湖南永州2016～2017学年高三二模)在所有能源中，核能具有能量密度大、区域适应性强的优势。在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量的核能。其中用中子轰击铀核发生裂变是核反应堆中最常见的反应，请完成此核反应方程23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋__310n__；在此核反应中，分别用m n和m p表示中子和质子的质量，用m U、m Ba、m Kr表示23592U、14156Ba、9236Kr的质量，用c表示真空中的光速，该反应过程中释放的核能为__(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2__。
解析：核反应过程中质量数和电荷数分别守恒；质量亏损等于核反应过程中，反应前的质量减反应后的质量，然后由质能方程求解核能。
3．(山东日照市2016～2017学年高二下学期调研)2015年9月3日，是我国纪念抗日战争和世界反法西斯战争胜利70周年。1945年7月，为了加速日本军国主义的灭亡，促使日本早日无条件投降，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹。落在日本广岛的原子弹，其爆炸力相当于2×104t TNT爆炸的能量(约8.4×1013J)，由此可知该原子弹中铀235的质量是多少千克？(已知裂变的核反应方程23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n＋201 MeV，阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023)
答案：1.02kg
解析：由核反应方程知，一个铀核裂变能放出201MeV的能量，1mol铀核裂变放出的能量为ΔE1＝6.02×1023×201MeV＝1.936×1013J,1mol铀核的质量为0.235kg，则原子弹中铀
核的质量为m＝
E
ΔE1
×0.235kg＝
8.4×1013
1.936×1013
×0.235kg＝1.02kg。
基础夯实
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1.23592U吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe和90
38Sr，还放出( C ) A．1个α粒子B．3个中子
C．10个中子D．10个质子
解析：设放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒。由题意可知
?????235＋1＝136＋90＋x 92＝54＋38＋y 则?????x ＝10y ＝0
由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是10，C 选项正确。
2．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%。为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目。目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( A )
A ．23592U ＋10n ―→9038Sr ＋13654Xe ＋1010n
B ．2411Na ―→2412Mg ＋0－1e
C ．147N ＋42He ―→17 8O ＋1H
D ．238 92U ―→234 90Th ＋42He
解析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A 是裂变反应，A 正确；B 为β衰变，C 是发现质子的反应，D 是α衰变。
3．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。下列关于这个实验的说法中正确的是( D )
A ．这个实验的核反应方程是235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋10n
B ．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和
C ．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算
D ．实验中产生的γ射线穿透能力极强
解析：根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ，选项A 不正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B 、C 不正确；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D 正确。
4．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是( C )
A ．使用浓缩铀
B ．改变铀块的临界体积
C ．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变参与反应的中子数
D ．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度
解析：在核反应中，使用的浓缩铀达到临界条件才能发生链式反应；在反应中石墨作为“慢化剂”使快中子减速为慢中子，使铀核能进一步反应，故它们都不是用来控制核反应速度的方法，A 、B 、D 错误。调节中子数目是控制反应速度的方法，镉棒具有很强的吸收中子的能力，C 正确。
5．(重庆一中2015～2016学年高二下学期期中)下列说法正确的是( AC )
A ．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为42H e ＋14 7N→17 8O ＋1H
B ．铀核裂变的核反应是235 92U→141 56Ba ＋9236Kr ＋210n
C ．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，那么，2个质子和2个中子结合
成一个α粒子，释放的能量是(2m 1＋2m 2－m 3)c 2
D ．铀(238 92U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(206 82Pb)的过程中，有4个中子转变成质子
解析：根据物理学史知选项A 正确；铀核裂变必须吸收慢中子，B 错误；根据爱因斯坦质能方程，知C 正确；238 92U→206 82Pb ＋842He ＋6 0－1e ，有6个中子转变或原子，故D 错误。
6．关于原子核反应堆，下列说法正确的是( ABD )
A ．铀棒是核燃料，裂变时释放核能
B ．镉棒的作用是控制反应堆的功率
C ．石墨的作用是吸收中子
D ．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能
解析：铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，A 正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，B 正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，C 错误；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，D 正确。
二、非选择题
7．一个铀235核裂变时释放出196MeV 的能量，则1kg 铀235完全裂变时所放出的能量为多少？它相当于多少吨优质煤完全燃烧时放出的能量。(煤的热值为3.36×106J/kg)
答案：8.03×1013J 2.39×104t
解析：根据一个铀235原子核裂变后释放的能量为ΔE ＝196MeV 。
1kg 铀235中含原子核的个数为 N ＝m MU N A ＝1000235
×6.02×1023≈2.56×1024 则1kg 铀235原子核发生裂变时释放的总能量
ΔE N ＝N ΔE ＝2.56×1024×196MeV≈5.02×1026MeV ＝8.03×1013
J ；
令q ＝3.36×106J/kg 为煤的热值，设m 为煤的质量，
则有ΔE N ＝qm ，
所以m ＝ΔEN q ＝8.03×10133.36×106
kg ＝2.39×107kg ＝2.39×104t 。 能力提升
一、选择题(1～2题为单选题，3、4题为多选题)
1．关于重核的裂变，以下说法正确的是( D )
A ．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B ．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C ．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小
D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程。其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量，链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生。在裂变反应中核子数是不会减小的，如23592 38Sr和13654Xe的核反应，其核反应方程为
U裂变为90
38Sr＋136
54Xe＋1010n，
92U＋10n―→90
235
其中各粒子质量分别为
m U＝235.0439u，m n＝1.00867u，
m Sr＝89.9077u，m Xe＝135.9072u，
质量亏损为
Δm＝(m U＋m n)－(m Sr＋m Xe＋10m n)＝0.1510u
可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C均错。重核裂变为中等质量的原子核时，由于核子平均质量小，会发生质量亏损，从而释放出核能。
综上所述，选项D正确。
2．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，现有四种说法：
①23592U原子核中有92个质子，143个中子；
②23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为23592U＋10n→13954
38Sr＋210n；
Xe＋95
③23592U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23592U裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J。
以个说法中完全正确的是( D )
A．①②③B．②③④
C．①③④D．①②④
92U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量解析：由235
数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；通过计算知④正确，故答案为D。
38Sr＋1010n 3．下面是铀核裂变反应中的一个：23592U＋10n―→13654Xe＋90
已知铀235的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077 u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中( BD )
A．质量亏损为Δm＝235.0439u＋1.0087u－89.9077 u－135.9072u
B．质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)u
C ．释放的总能量为ΔE ＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2J
D ．释放的总能量为Δ
E ＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5MeV
解析：计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A 错误，B 正确；质量单位为“u”时，可直接用“1u 的亏损放出能量931.5MeV”计算总能量，故D 正确，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C 错误。
4．2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量131 53I 泄露在大气中，131 53I 是一种放射性物质，会发生β衰变而变成Xe 元素。下列说法中正确的是( BC )
A ．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电
B ．131 53I 发生β衰变的方程式为131 53I→131 54Xe ＋ 0
－1e C ．131 53I 原子核内有53个质子，78个中子
D ．如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度
解析：核电站是利用核裂变来发电，A 错；根据原子核的结构和方程式书写规则可判BC 正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，D 错。
二、非选择题
5．(湖北省部分重点中学2015～2016学年高二下学期期中)在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量的核能。
(1)核反应方程235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，则a 的值为多少，X 表示哪一种核？
(2)有一座核能发电站，发电能力P ＝1×106kW ，核能转化为电能的效率η＝45%，设反应堆中发生的裂变反应全是(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE ＝
2.78×10－11J ，铀核的质量m U ＝
3.9×10－25kg ，求每年需要消耗的铀的质量。(结果保留2位有效数字)
答案：(1)3 中子 (2)0.98t
解析：(1)根据质量数和核电荷数守恒可得：
X 的电荷数为0，质量数为1，X 为中子，a ＝3。
(2)该核能发电站一年发出的电能为：W 1＝Pt ＝1×109×365×24×3600J＝3.1536×1016
J
需要核反应产生的能量为：W ＝W1η
＝7.008×1016J 这么多核能需要燃烧的铀核质量为m ＝WmU 2.78×10－11
代入数据，解得：m＝980kg＝0.98t
高中物理必修2（新人教版）全册复习教学案（强烈推荐） 内容简介：包括第五章曲线运动、第六章万有引力与航天和第七章机械能守恒定律，具体可以分为，知识网络、高考常考点的分析和指导和常考模型规律示例总结，是高一高三复习比较好的资料。 一、 第五章 曲线运动 （一）、知识网络 （二）重点内容讲解 1、物体的运动轨迹不是直线的运动称为曲线运动，曲线运动的条件可从两个角度来理解：（1）从运动学角度来理解；物体的加速度方向不在同一条直线上；（2）从动力学角度来理解：物体所受合力的方向与物体的速度方向不在一条直线上。曲线运动的速度方向沿曲线的切线方向，曲线运动是一种变速运动。 曲线运动是一种复杂的运动，为了简化解题过程引入了运动的合成与分解。一个复杂的运动可根据运动的实际效果按正交分解或按平行四边形定则进行分解。合运动与分运动是等效替代关系，它们具有独立性和等时性的特点。运动的合成是运动分解的逆运算，同样遵循曲线运动
平等四边形定则。 2、平抛运动 平抛运动具有水平初速度且只受重力作用，是匀变速曲线运动。研究平抛运动的方法是利用运动的合成与分解，将复杂运动分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。其运动规律为：（1）水平方向：a x =0，v x =v 0，x= v 0t 。 （2）竖直方向：a y =g ，v y =gt ，y= gt 2 /2。 （3）合运动：a=g ，2 2y x t v v v += ，22y x s +=。v t 与v 0方向夹角为θ，tan θ= gt/ v 0，s 与x 方向夹角为α，tan α= gt/ 2v 0。 平抛运动中飞行时间仅由抛出点与落地点的竖直高度来决定，即g h t 2= ，与v 0无关。水平射程s= v 0 g h 2。 3、匀速圆周运动、描述匀速圆周运动的几个物理量、匀速圆周运动的实例分析。 正确理解并掌握匀速圆周运动、线速度、角速度、周期和频率、向心加速度、向心力的概念及物理意义，并掌握相关公式。 圆周运动与其他知识相结合时，关键找出向心力，再利用向心力公式F=mv 2/r=mr ω2 列式求解。向心力可以由某一个力来提供，也可以由某个力的分力提供，还可以由合外力来提供，在匀速圆周运动中，合外力即为向心力，始终指向圆心，其大小不变，作用是改变线速度的方向，不改变线速度的大小，在非匀速圆周运动中，物体所受的合外力一般不指向圆心，各力沿半径方向的分量的合力指向圆心，此合力提供向心力，大小和方向均发生变化；与半径垂直的各分力的合力改变速度大小，在中学阶段不做研究。 对匀速圆周运动的实例分析应结合受力分析，找准圆心的位置，结合牛顿第二定律和向心力公式列方程求解，要注意绳类的约束条件为v 临=gR ，杆类的约束条件为v 临=0。 （三）常考模型规律示例总结 1.渡河问题分析 小船过河的问题,可以 小船渡河运动分解为他同时参与的两个运动,一是小船相对水的运动(设水不流时船的运动,即在静水中的运动),一是随水流的运动(水冲船的运动,等于水流的运动),船的实际运动为合运动. 例1：设河宽为d,船在静水中的速度为v 1,河水流速为v 2 ①船头正对河岸行驶,渡河时间最短,t 短= 1 v d ②当 v 1> v 2时,且合速度垂直于河岸,航程最短x 1=d 当 v 1< v 2时,合速度不可能垂直河岸,确定方法如下: 如图所示,以 v 2矢量末端为圆心;以 v 1矢量的大小为半径画弧,从v 2矢量的始端向圆弧作切线,则 合速度沿此切线航程最短, 由图知: sin θ=21 v v
第二十二章《原子核》 课题四 裂变 制订人 殷裕华 【教学目标】1.理解核子平均质量曲线，知道释放核能的两条途径—重核裂变和氢核聚变 2、知道铀裂变及其链式反应的原理 3、了解核反应堆和核电站的基本原理 【教学重点】铀裂变及其链式反应的过程 【教学难点】核子平均质量曲线及其意义 【授课时数】1-2课时 【教学过程】 ［预习导读］ 【知识要点】○、复习&引入 上一节我们学习了一个重要的关系——爱因斯坦质能方程，并由此解释了核反应过程中能量是怎样生成的。 那么，是不是所有的核反应，质量都是亏损的，都会对应核能的释放呢？ 要质量有亏损，是利用核能的先决条件。 启发：同学们，核反应前物质的核子数和反应后的核子数有什么关系？ ☆学生：相等。 继续启发：要实现“反应后的质量＜反应前的质量”，如果我们引进“核子平均质量”，则核反应前核子平均质量和反应后的核子平均质量有什么关系？ ☆学生：较大。 介绍：科学家们经过定量研究，发现组成各种元素的核子平均质量不尽相同，而且已经得出各种元素的核子平均质量曲线，见教材P74图22-13 。 同学们针对这个曲线观察一下，并总结：a 、谁的平均质量最小？b 、怎样才能获得质量亏损的核反应？c 、哪一类核反应的质亏损比较“快”？ ☆学生：a 、F e 的平均质量最小；b 、轻核聚变和重核裂变；c 、轻核聚变。 *对于两种利用核能的途径还可以这样理解：决定原子核的稳固程度的积极因素是核力，消极因素是库仑斥力，而只有平均落实到每个核子上的积极因素与消极因素的比值最大的核才是最稳固的。毫无疑问，当核反应从稳固程度小的核往稳固程度大的核变化时，会释放多余的能量，反之，则需要外界补充能量。我们还应该注意一个事实，那就是核力是短程力，只会对邻近的几个核子起作用，而库仑斥力是长程力，会对几乎每一个核子都起作用。对于轻核而言，由于核子数太少，核力对每个核子基本上都是有作用的，甚至还添加几个，．．．．．．．．可能都还会起作用，所以可以视为这种积极作用还没有发挥到最大．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ，所以并不是最稳固的。对于重核而言，由于核子数太多，核力必然只能对周边几个核子发挥作用，对大部分核子则．．．．．．．没有作用，故平均到每个核子时，这种积极作用就显得很弱了．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ，所以也不是稳固的。（在刚才的比较中，我们没有谈到库仑斥力，因为它是长程力，可以认为对于大小不等的核，平均到每个核子的消极作用是近似相等的。）所以，“中等程度”的核就比较稳固了。这种稳固程度的量化表示，事实上就是所谓的“平均结合能”，或者对应教材解释的核子平均质量。 我们还可以打这样一个不太恰当的比喻（来形容稳固程度、消极因素与积极因素的发
氢原子的能级图 n E /eV ∞ 0 1 -13.6 2 -3.4 3 4 -0.8 5 E 1 E 2 E 3 高考物理知识点总结24 原子、原子核 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、α粒子、γ光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。 卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n 叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 (本假设是针对原子稳定性提出的) ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) (终初E E h -=ν) 辐射(吸收)光子的能量为hf ＝E 初-E 末 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为()2 12-==n n C N n ]。 [ (大量)处于n 激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式] ⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量 状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的) (针对原子核式模型提出，是能级假设的补充) 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是: 【说明】氢原子跃迁 ① 轨道量子化r n =n 2r 1(n ＝1,2.3…) r 1=0.53×10-10m 能量量子化：21n E E n = E 1=－13.6eV ②
高中物理学习材料 高一物理导学案 主备人：赵红梅 2015年4月16日 学生姓名：班级： 第六章万有引力与航天测试题 一、单项选择题 1．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是( ) A．开普勒进行了“月—地检验”，得出天上和地下的物体都遵从万有引力定律的结论 B．哥白尼提出“日心说”，发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律 C．第谷通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律 D．牛顿发现了万有引力定律 2. 不可回收的航天器在使用后，将成为太空垃圾．如图1所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图， 对此有如下说法，正确的是( ) A．离地越低的太空垃圾运行周期越大 B．离地越高的太空垃圾运行角速度越小 C．由公式v＝gr得，离地越高的太空垃圾运行速率越大 D．太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞 3．已知引力常量G，在下列给出的情景中，能根据测量数据求出月球密度的是( ) A．在月球表面使一个小球做自由落体运动，测出下落的高度H和时间t B．发射一颗贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的飞船，测出飞船运行的周期T C．观察月球绕地球的圆周运动，测出月球的直径D和月球绕地球运行的周期T D．发射一颗绕月球做匀速圆周运动的卫星，测出卫星离月球表面的高度H和卫星的周期T 4. “嫦娥”一号探月卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面200 km的P点进行第一次“刹 车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，如图2所示．之后，卫星在P点经过几次“刹车制动”，最终在距月球表面200 km的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动．用T1、T2、 鑫达捷 图2
高中物理| 19.6核裂变详解 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。 研究表明 原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系。其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：核子的平均质量是：原子核的质量/核子数。 01 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。把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变。 铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙（Xe)和锶(Sr),有时裂变为钡（Ba）和氪（Kr）或者锑（Sb）和铌（Nb），同时放出2～3个中子。铀核还可能分裂成三部分或四部分，不过这种情形比较少见。 铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是： 铀核的裂变1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能为: 在这个反应中释放的能量可以计算如下： 反应中释放的能量：△E= △mc2=141MeV.说明：如果1克铀全部裂变，它放出的能量就相当于2500吨优质煤完全燃烧时放出的化学能。 铀核裂变时，同时释放出2～3个中子，如果这些中子再引起其他U235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫做链式反应。 1链式反应 用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应。 由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。
高中物理裂变、聚变教案 课题引入 1、核反应有些释放能量，有些吸收能量，人们想利用核能，当然必须选那些释放核能的核反应。什么样的核反应能释放核能呢？利用天然放射性放射性元素的衰变行吗？例如 U 238在α衰变时放出的α粒子具有4.18MeV的能量，但它的半衰期很长，达4.49亿年，衰变非常缓慢，功率太小。利用人工转变行吗？例如 ①可放出能量5.6MeV； ②可放出能量4.8MeV； 但粒子击中原子核的概率太低，只有百万分之一、二。实在得不偿失！有哪些核反应才真正具有实用价值呢？ 2、说明有些重核分裂成中等质量的核，有些轻核结合成中等质量的核都能发生质量亏损放出巨大能量。物理学中，把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫裂变，把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫聚变。本节（包括课本第六节、第七节）介绍裂变和聚变。 重难点分析 1、裂变和聚变 精确的研究表明原子核中核子的平均质量跟原子序数的关系，如人教社教材中图24-11所示，这个图线是解释那些核反应释放能量的根据。这个图线表达了原子核组成的重要规律。按图线分析可知，怎样的反应有质量亏损是释放能量的，从而明确：裂变是重核分裂为质量较小的核，释放核能的反应；聚变是轻核结合为质量较大的核释放出核能的反应. 2、铀核的裂变 铀核的裂变，一般分裂为两个中等质量的核，叫二分裂，产物是多种多样的，一种典型的反应如下述核反应方程所示： （也有三分裂、四分裂现象，但出现的概率极低，约为二分裂的千分之三和万分之三。） 这个核反应的结果中，又释放出2-3个中子，这些中子又会引起其他原子核的裂变，形成链式反应，使裂变继续下去。当然维持链式反应是要有一定条件的，这个条件是，每次裂变产生的中子，至少平均有一个能再度引起裂变反应。这些中子，有的可能被杂质吸收，有可能穿出裂变物质体外，因而不能引起新的裂变发生。为维持链式反应要减少裂变物质
高中物理必背知识点原子和原子核公式 原子和原子核公式总结 1.粒子散射试验结果a)大多数的粒子不发生偏转;(b)少数 粒子发生了较大角度的偏转;(c)极少数粒子出现大角度的 偏转(甚至反弹回来) 2.原子核的大小：10-15～10-14m，原子的半径约10-10m(原子的核式结构) 3.光子的发射与吸收：原子发生定态跃迁时,要辐射(或吸收)一定频率的光子:h=E初-E末{能级跃迁｝ 4.原子核的组成：质子和中子(统称为核子)， {A=质量数=质子数+中子数，Z=电荷数=质子数=核外电子数=原子序数〔见第三册P63〕｝ 5.天然放射现象：射线(粒子是氦原子核)、射线(高速运动的电子流)、射线(波长极短的电磁波)、衰变与衰变、半衰期(有半数以上的原子核发生了衰变所用的时间)。射线是伴随射线和射线产生的〔见第三册P64〕 6.爱因斯坦的质能方程:E=mc2{E:能量(J)，m:质量(Kg)，c:光在真空中的速度｝ 7.核能的计算E=mc2{当m的单位用kg时，E的单位为J;当m用原子质量单位u时，算出的E单位为uc2;1uc2=931.5MeV｝〔见第三册P72〕。 注：
(1)常见的核反应方程(重核裂变、轻核聚变等核反应方程)要求掌握; (2)熟记常见粒子的质量数和电荷数; (3)质量数和电荷数守恒,依据实验事实,是正确书写核反应方程的关键; (4)其它相关内容:氢原子的能级结构〔见第三册P49〕/氢原子的电子云〔见第三册P53〕/放射性同位数及其应用、放射性污染和防护〔见第三册P69〕/重核裂变、链式反应、链式反应的条件、核反应堆〔见第三册P73〕/轻核聚变、可控热核反应〔见第三册P77〕/人类对物质结构的认识。 考生只要在全面复习的基础上，抓住重点、难点、易错点，各个击破，夯实基础，规范答题，一定会稳中求进，取得优异的成绩。为大家整理了高中物理必背知识点：原子和原子核公式
新课标人教版高中物理必修一全册经典教案（含有章节练习） 第一章运动的描述 §1.1 质点、参考系和坐标系 【学习目标细解考纲】 1．掌握质点的概念，能够判断什么样的物体可视为质点。 2．知道参考系的概念，并能判断物体在不同参考系下的运动情况。 3．认识坐标系，并能建立坐标系来确定物体的位置及位置变化。 【知识梳理双基再现】 1．机械运动物体相对于其他物体的变化，也就是物体的随时间的变化，是自然界中最、最的运动形态，称为机械运动。是绝对的，是相对的。 2．质点我们在研究物体的运动时，在某些特定情况下，可以不考虑物体的 和，把它简化为一个，称为质点，质点是一个的物理模型。 3．参考系在描述物体的运动时，要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于它的位置是否随变化，以及怎样变化，这种用来做的物体称为参考系。为了定量地描述物体的位置及位置变化，需要在参考系上建立适当的。 【小试身手轻松过关】 1．敦煌曲子词中有这样的诗句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是（）A．船和山B．山和船C．地面和山D．河岸和流水 2．下列关于质点的说法中，正确的是（） A．质点就是质量很小的物体 B．质点就是体积很小的物体 C．质点是一种理想化模型，实际上并不存在 D．如果物体的大小和形状对所研究的问题是无关紧要的因素时，即可把物体看成质点3．关于坐标系，下列说法正确的是（） A．建立坐标系是为了定量描写物体的位置和位置变化 B．坐标系都是建立在参考系上的 C．坐标系的建立与参考系无关 D．物体在平面内做曲线运动，需要用平面直角坐标系才能确定其位置 4．在以下的哪些情况中可将物体看成质点（） A．研究某学生骑车由学校回家的速度 B．对这名学生骑车姿势进行生理学分析 C．研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹 D．研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面 【基础训练锋芒初显】 5．在下述问题中，能够把研究对象当作质点的是（） A．研究地球绕太阳公转一周所需时间的多少 B．研究地球绕太阳公转一周地球上不同区域季节的变化、昼夜长短的变化 C．一枚硬币用力上抛，猜测它落地时正面朝上还是反面朝上 D．正在进行花样溜冰的运动员 6．坐在美丽的校园里学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”时，我们感觉是静止不动的，这是因为选取作为参考系的缘故，而“坐地日行八万里”是选取作为参考系的。 7．指出以下所描述的各运动的参考系是什么？ （1）太阳从东方升起，西方落下； （2）月亮在云中穿行； （3）汽车外的树木向后倒退。 8．一物体从O点出发，沿东偏北30度的方向运动10 m至A点，然后又向正南方向运动5 m至B点。（sin30°=0.5） （1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹； （2）依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标。 【举一反三能力拓展】 9．在二战时期的某次空战中，一英国战斗机驾驶员在飞行中伸手触到了一颗“停”在驾驶舱边的炮弹，你如何理解这一奇怪的现象？ 【名师小结感悟反思】 本课时学习了质点、参考系、坐标系三个基本概念，质点是重点，是理想化模型，是一种科学抽象。判断物体能否视为质点的依据在于研究问题的角度，跟物体本身的形状、大小无关。因此，分析题目中所给的研究角度，是学习质点概念的关键。 运动是绝对的，运动的描述是相对的；对同一运动，不同参考系描述形式不同。一般选大地为参考系。坐标系是建立在参考系之上的数学工具。坐标系的建立，为定量研究物体的运动奠定了数学基础。
高中物理：核裂变练习 夯基达标 1.关于重核的裂变，以下说法正确的是（ ） A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应 C.重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小 D.由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能 思路解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程.因而释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量.链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积.如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生.在裂变反应中核子数是不会减小的，如 U 23592 裂变为Sr 9038和Xe 136 54的核反应，其核反应方程为 n 10Xe Sr n U 1013654903810235 92 ++→+, 其中各粒子质量分别为 m U =235.043 9u,m n =1.008 67 u, m Sr =89.907 7 u,m Xe =135.907 2 u, 质量亏损为 Δm =(m U +m n )-(m Sr +m Xe +10m n )=0.151 0 u 可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项A 、B 、C 均错.重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，必然发生质量亏损，从而释放出核能. 综上所述，选项D 正确. 答案：D 2.利用重核裂变释放核能时选用铀235核，主要原因是（ ） A.它裂变放出核能比其他重核裂变多 B.它可能分裂成三部分或四部分 C.它能自动裂变，与体积无关 D.它比较容易发生链式反应 思路解析：铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的几率更大，D 项正确. 答案：D 3.在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是（ ） A.使用浓缩铀 B.改变铀块的临界体积 C.通过自动控制装置改变镉棒插入的深度，以改变中子数 D.利用石墨与中子的碰撞，来改变中子的速度 思路解析：控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的. 答案：C 4.下列核反应中，表示核裂变的是（ ） A. He Th U 4 22349023592 +→ B. n 3Kr Ba n U 1089361445610235 92++→+
《核裂变》同步练习 【课前预习练】 1．重核裂变 重核被______轰击后分裂成两块质量________的新原子核，释放出______的反应。用_ _____轰击铀核，铀核发生裂变，铀核裂变的产物是多样的，其中最典型的反应是生成钡和 氪，同时放出3个中子．核反应方程式为：235 92U＋________→141 56 Ba＋ 89 36 Kr＋310n. 2．链式反应：当一个______引发一个铀核裂变后，反应释放出的______又轰击其他原子核产生裂变，……这样的反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的______反应．临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的________叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须__________临界体积，或裂变物质的质量必须__________临界质量． 3．(1)核电站：是利用核能发电，它的核心设施是________，它主要由以下几部分组成： ①燃料：______； ②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用________、____________作慢化剂； ③控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉__________的特性，就可以容易地控制链式反应的速度。 (2)工作原理：核燃料______释放能量，使反应区温度升高． (3)能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外__________，把反应堆内的热量传输出去，用于发电． (4)核污染的处理：为避免________对人体的伤害和____________对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，________。 【课堂探究练】 【概念规律练】 知识点一重核的裂变 1．关于重核的裂变，下列说法正确的是() A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应 C．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少 D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能 2.23592U吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe和9038Sr，并生成下列什么粒子()
高中物理原子与原子核知识点总结(必修三) 载自：搜高考网.soogk. 原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对大家有所帮助. 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 (本假设是针对原子稳定性提出的) ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) ( ) 辐射(吸收)光子的能量为hf＝E初-E末 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为 ]。
（共28套78页）人教版高中物理必修1（全册）精 品学案汇总 §1.1 质点参考系和坐标系
【学习目标】1、理解质点的定义，知道质点是一个理想化的物理模型. 初步体会物理模型在探索自然规律中的作用. 2、知道物体看成质点的条件. 3、理解参考系的概念，知道在不同的参考系中对同一个运动的描述可能是不同的. 4、理解坐标系的概念，会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化. 【学习重点】质点概念的理解 【学习难点】物体看成质点的条件、不同参考系描述物体运动的关系 【学习流程】 【自主先学】 1、什么是机械运动？ 2、物理学中的“质点”与几何学中的“点”有何区别？ 3、什么是运动的绝对性？什么是运动的相对性？ 【组内研学】 ●为什么要引入“质点”概念？（阅读P9～10） 1、定义：叫质点. 讨论一：在研究下列问题时，加点的物体能否看成质点？ 地球 ．．通过桥梁的时间、火车 ．．从上海到北京的运动时间、轮船在海．．的自转、火车 ．．的公转、地球 里的位置 2、物体可以看成“质点”的条件： . 3、“质点”的物理意义：. 【交流促学】讨论：下列各种运动的物体中，在研究什么问题时能被视为质点？ A．做花样滑冰的运动员B．运动中的人造地球卫星 C．投出的篮球D．在海里行驶的轮船 请说一说你的选择和你的理由？ 小结：⑴将实际物体看成“质点”是一种什么研究方法？ ⑵哪些情况下，可以将实际物体看作“质点”处理？ 【组内研学】 ●为什么要选择“参考系”？（阅读P10和插图1.1-3） 讨论二：⑴书P11“问题与练习”第1题；⑵插图1.1- 4什么现象？说明了什么？ 1、定义：叫参考系. 2、你对参考系的理解： ⑴
高中物理之核裂变知识点 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。 研究表明 原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系。其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：核子的平均质量是：原子核的质量/核子数。 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。把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变。
铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙（Xe)和锶(Sr),有时裂变为钡（Ba）和氪（Kr）或者锑（Sb）和铌（Nb），同时放出2～3个中子。铀核还可能分裂成三部分或四部分，不过这种情形比较少见。 铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是： 铀核的裂变1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是： 裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能为:
在这个反应中释放的能量可以计算如下： 反应中释放的能量：△E= △mc2=141MeV.说明：如果1克铀全部裂变，它放出的能量就相当于2500吨优质煤完全燃烧时放出的化学能。 铀核裂变时，同时释放出2～3个中子，如果这些中子再引起其他U235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫做链式反应。
链式反应 用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应。 由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。 使裂变物资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。 原子弹 “小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑。在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状
《核能》教学设计 石羔中学彭棠妍 【教学目标】 一、知识和技能 1．知道释放核能的两种方式。 2．了解铀核链式反应的大致情况和核电站的大致工作过程。 二、过程与方法 1．通过学生搜集信息、阅读资料、相互交流，判断核能与我们的生活的有关说法是否正确，培养学生信息处理能力。 三、情感态度与价值观 1．从能源问题到能源科学引发学生的学习兴趣和学习欲望。 2．认识科学技术对人类生活的影响，树立将科学服务于人类的意识。 3．初步认识科学与技术对人类生活的影响有两面性，增强学生热爱和平及振兴中华的使命感与责任感。 【重点与难点】 1．重点 裂变和聚变的概念。 2．难点 知道可控链式反应，和平利用核能。 【教学准备】 PPT课件 【教学过程】 一、引入新课 课件引入展示：21世纪我国和世界（煤）能源消耗的曲线图。 化石能源:煤、石油、天然气是现代人类文明所需的主要能源。由于其属于不可再生的资源，随着不断开采逐渐枯竭，所以总有使用殆尽的一天。俗称“能源危机”。 师：大家想一想，长期这样下去，肯定会发生能源危机。我们应该采取什么样的措施来挽救能源危机呢？ （学生讨论、交流并回答） 师：有的同学说要不断开发新能源，有的同学说开发利用取之不尽，用之不绝的太阳能……同学们的意见都很有道理，都是解决人类能源危机的好方法。 20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。今天我们就来学习有望在将来彻底解决人类能源危机的新能源──核能。 二、进行新课 1、首先，请同学们先阅读课文，并完成课前预习内容。 一、原子结构 1、原子由带正电的和带负电的组成。 2、原子核由带正电的和不带电的组成。 二、核能 1、定义：质量较大的原子核发生或者质量较小的原子核相互时释放出
《原子核》知识梳理 【原子核的组成】 1．1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。 2．卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。查德威克经过研究，证明：用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。 3．质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。 【放射性元素的衰变】 1．天然放射现象 人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。 1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽·居里和皮埃尔·居里经过研究发现了新元素钋和镭。 用磁场来研究放射线的性质： α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强 β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱； γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用很小。 2．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。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（注意：质量并不守恒。）。 3.半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。 【放射性的应用与防护】 1．放射性同位素的应用： 利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应） 做示踪原子。 2．放射性同位素的防护：过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。
高中物理-核裂变课后训练 基础巩固 1．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是( ) A．铀块的质量是重要因素与体积无关 B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子 C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生 D．能否发生链式反应与铀块的质量无关 2．关于原子反应堆，下面哪种说法是错误的( ) A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能 B．镉棒的作用是控制反应的速率 C．石墨的作用是吸收中子 D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出内能 3．(天津)一个235 92 U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 235 92U＋1 n→X＋94 38 Sr＋1 2n，则下列叙述正确的是( ) A．X原子核中含有86个中子 B．X原子核中含有141个核子 C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加 D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少 4．1个铀235核吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则1 g纯铀 235完全发生核反应放出的能量为(N A为阿伏加德罗常数)( ) A．N A×196 MeV B．235 N A×196 MeV C．235×196 MeV D．N 235 A×196 MeV 5．关于重核的裂变，以下说法正确的是( ) A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B．中子从铀块中穿过时，一定发生链式反应 C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小 D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能 6．国家重大科技专项示范项目CAP1400核电站，于2013年在山东荣成石岛湾开工建设。核电站与火电站相比较，其优势在于( ) A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量 B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭 C．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站 D．核电站比火电站更容易建造 能力提升 7．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于235 92 U的裂变，现有四种说法： ①235 92 U原子核中有92个质子，143个中子； ②235 92U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为235 92 U＋ 1 0n→139 54 Xe＋951 380 Sr+2n; ③235 92 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235 92 U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J。 以上说法中完全正确的是( ) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
第十九章《原子核》 课题七轻核的聚变 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解聚变反应的特点及其条件. 2．了解可控热核反应及其研究和发展. 3．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。 （二）过程与方法 通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力 （三）情感、态度与价值观 1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。 2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。 ★教学重点 聚变核反应的特点。 聚变反应的条件。 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 复习提问1：利用核能的两大途径分别是什么？ ☆学生：轻核的聚变核重核的裂变。 复习提问2：利用重核裂变获取核能时，有哪些不利因素？ ☆学生：燃料利用率低，废料处理存在隐患。 复习提问3：什么是核子平均质量？从核子平均质量曲线可以看出，最大效能利用核能的途径是什么？ ☆学生：原子核的质量除以核子总数；轻核聚变。
教师：1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。这节课我们就来研究聚变的问题. 学生：学生认真仔细地听课 点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。 （二）进行新课 1．聚变及其条件 提问：请同学们阅读课本第一段，回答什么叫轻核的聚变？ 学生仔细阅读课文 学生回答：两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变。 投影材料一：核聚变发展的历史进程 提问：请同学们再看看比结合能曲线（图19.5-3），想一想为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？ 让学生了解聚变的发展历史进程。 学生思考并分组讨论、归纳总结。 学生回答：因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大 点评：学生阅读课本，回答问题，有助于培养学生的自学能力。 教师归纳补充： （1）氢的聚变反应： 2 1H+2 1H→ 3 1He+ 1 1H+4 MeV、 2 1H+3 1H→ 4 2He+ 1 0n+17.6 MeV （2）释放能量：ΔE＝Δmc2＝17.6 MeV，平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍 提问：请同学们试从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件？ 学生阅读教材，分析思考、归纳总结并分组讨论。 得出结论 微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。 宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。 点评：从宏观和微观两个角度来考虑核聚变的条件，有助于加深理解。 教师说强调：聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。 教师补充说明： （1）热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107 K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估
高中物理原子与原子核知识点总结 1.汤姆生模型(枣糕模型) （）发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开人们认识原子的大门. 2.核式结构模型：（）通过α粒子散射实验,总结出核式结构学说。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出（）大小的数量级是（）。 核式结构与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)，辐射(吸收)光子的能量为（） 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子从n激发态原子跃迁到基态时可能辐射的光谱线条数为（）。 ⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续; 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:（） 【说明】氢原子跃迁 ① 轨道量子化r n=n2r1(n＝1,2.3…)r1=0.53×10-10m
能量量子化：E1=－13.6eV ② ③氢原子跃迁时应明确： 一个氢原子直接跃迁向高（低）能级跃迁，吸收（放出）光子 ( 某一频率光子 ) 一群氢原子各种可能跃迁向低（高）能级跃迁放出（吸收）光子 (一系列频率光子) ④氢原子吸收光子时——要么全部吸收光子能量，要么不吸收光子 A光子能量大于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时，该光子可被吸收。(即：光子和原子作用而使原子电离) B光子能量小于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时,则只有能量等于两个能级差的光子才能被吸收。 ⑤氢原子吸收外来电子能量时——可以部分吸收外来碰撞电子的能量因此，能量大于某两个能级差的电子均可被氢原子吸收，从而使氢原子跃迁。 ⑶玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。