高中物理选修3-5同步课件：第十九章 原子核 19.3.4

四、原子核的结合能

教学目标

1．知道原子核结合能、比结合能的概念

2．知道质量亏损，并能根据爱因斯坦质能方程进行相关计算

3．知道获取核能的两种方法

重点难点

重点：核能的计算

难点：结合能、比结合能的进解

设计思想

本节课可从课本3-4-1的情景引入：人要把两个结合在一起的核子拉开，必须对核子做功，把一部分能量传给核子，这个能量就是原子核结合能，且核子数越多，需要的能量也越大，则原子核结合能也越大。反之，核子结合成原子核要放出能量。接下来由爱因斯坦“质能关系”引出“质量亏损”、核能的计算。

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教学设计

【课堂引入】

问题：我们知道核子间存在强大的核力，若要把两核子分开我们必须要付出什么呢？

（必须要用力，这个力就要做功，从而引出课题）

【课堂学习】

（一）原子核的结合能

问题1：把两核子分开我们必须提供它能量，那么把两个分开的核子结合成原子核就会放出能量还是吸收能量呢？

●结合能：核子结合成原子核的过程中所释放的能量，或原子核分解成核子时所吸收的能量，称为原子核的结合能。

●核子数越多的原子核的结合能越大

（二）原子核的结合能的计算

问题2：我们怎样求出原子核的结合能呢？

（展示课本图3-4-3：核子结合成原子核的质量比核子单独存在时要小

“质量亏损”；再由爱因斯坦提出“质能关系” 爱因斯坦质能方程）

●质量亏损：组成原子核核子质量与原子核质量之差

问题3：对一个释放核能的核反应来讲，质量亏损还可怎么说呢？

（核反应前原子核的质量与核反应后原子核质量之差）

●爱因斯坦质能关系：物体的能量与质存在一种简单的正比关系，即E=mc2

●爱因斯坦质能方程：当物体质量发生变化时，它的能量也发生相应的变化，即因质量亏损而释放的能量：ΔE=Δmc2

学生活动一：课本P49“活动”

问题4：1J等于多少ev？1ev等于从少Mev？

（1ev=1.6×10-19J 1Mev=106ev）

19.3.4 新提升·课时作业

基础达标

1．(多选)利用威尔逊云室探测射线，下列说法正确的 ( )

A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹

B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线

C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线

D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负

【解析】 云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，故A选项正确；由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而短，即B选项正确，由于γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细长径迹是β射线的，所以C选项错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，所以D选项错误．

【答案】 AB

2．盖革—米勒计数器对下列哪种粒子计数( )

A．α粒子 B．β粒子

C．γ粒子 D．三种粒子均可

【解析】 盖革—米勒计数器灵敏度很高，可以对α、β、γ三种射线计数，只是不能区分它们，故D项正确．

【答案】 D

3．现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好( )

A．威尔逊云室

B．气泡室

C．盖革—米勒计数器

D．以上三种效果都很好

【解析】 花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便．

【答案】 C

4．美国医生用123I对老布什总统诊断，使其很快恢复健康.123I的特性是( )

A．半衰期长，并迅速从体内清除

B．半衰期长，并缓慢从体内清除

C．半衰期短，并迅速从体内清除

D．半衰期短，并缓慢从体内清除

【解析】 在人体内作为示踪原子应该半衰期短，并能迅速从体内清除，以减小危害和遗留．

第三节 放射性同位素

[目标定位] 1.知道什么是核反应，能够熟练写出核反应方程.2.知道什么是同位素、放射性同位素和人工放射性同位素.3.了解放射性同位素在生产和科学领域的应用.4.知道放射线的危害及防护．

一、核反应

1．利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应．

2．反应能

在核反应过程中，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能．

3．遵循规律：质量数和电荷数总是守恒的．

4．发现质子和中子的核反应方程

(1)卢瑟福用α粒子轰击氮核而发现质子的核反应方程

(2)查德威克用α粒子轰击铍从而发现中子的核反应方程

二、放射性同位素

1．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子，互称同位素．

2．放射性同位素：具有放射性的同位素，叫做放射性同位素．

3．约里奥·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时发现正电子的核反应方程为：

2713Al＋42He→3015P＋10n，3015P→3014Si＋ 0＋1e＋ν，其中3015P是3115P的一种放射性同位素．

三、放射性同位素的应用

1．利用放射性同位素放出的射线可进行γ探伤、消除静电、培育良种、治疗癌症．

2．放射性同位素可以作为示踪原子．

3．利用元素的半衰期可推断地层或古代文物的年代．

想一想 医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？

答案 半衰期短的．因为半衰期短的放射性废料容易处理．

4．放射线的危害及防护

(1)α射线具有很强的电离作用，但穿透能力很弱；

(2)β射线有较强的穿透能力，但电离作用较弱；

(3)γ射线电离作用最小，穿透能力很强．

辐射防护的基本方法有：时间防护、距离防护和屏蔽防护．

预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中

问题1

问题2

问题3

一、核反应及核反应方程

1．核反应的条件

用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．

第3、4章《原子核与放射性》《核能》单元测试

选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.

1.关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是( )

A. α射线是原子核发射出的氦核，它的贯穿能力最强

B. β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力

C. γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的贯穿能力最强

D. γ射线是电磁波，它的贯穿能力最弱

答案：C

2.正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素 15 8O注入人体内，15 8O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET的原理，下列说法正确的是( )

A.15 8O在人体内的衰变方程是：15 8O→15 7N＋01e

B.正负电子的湮灭方程式是：01e＋ 0－1e→2γ

C.在PET中，15 8O的主要用途是作为示踪原子

D.在PET中，15 8O的主要用途是参与人体的代谢过程

答案：ABC

3.在北京奥运会场馆的建设中，大量采用了环保新技术，如场馆周围的路灯用太阳能电池供电，洗浴热水通过太阳能集热器产生等.太阳能产生于太阳内部的核聚变，其核反应方程是( )

A.411H→42He＋201e B.14 7N＋42He→17 8O＋11H

C.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n D.238 92U→234 90Th＋42He

答案：A

4.下列说法正确的是( )

A. α射线的本质是高速氦核流

B. γ射线是原子核发生γ衰变时发出的独有粒子流

C. 天然放射现象表明原子核也是可分的

D. 同一原子核在发生衰变时，会同时产生三种射线

解析：α射线为氦核(42He)流.

γ射线是伴随α、β衰变时放出的光子，没有所谓的γ衰变，故选项B错误.