§8.4 原子核的人工转变

第一部分：学 案 班级 姓名一、原子核的衰变1. 1896年法国物理学家贝克勒耳发现天然放射性元素，天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。

2．原子核的衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。

衰变规律：遵守质量数守恒和电荷数守恒。

3．α衰变：(1)当一个原子核放出α粒子时，它的原子序数Z 减小2，质量数减小4，该原子核变成另一种原子核，这就是α衰变。

(2)规律：4422M M Z Z X Y He --→+。

4．β衰变：(1)粒子就是电子。

当一个原子核发出一个β粒子后，原子核的原子序数增加1，而质量数不变，这就是β衰变。

(2)规律：011M M Z Z X Y e +-→+。

(3)β衰变的实质：某元素的原子核内的一个中子变成质子发射出一个电子。

5．r 射线：总是伴随α衰变或β衰变产生的，r 射线不改变原子核的电荷数和质量数。

6．放射性元素衰变时放出的射线共有三种：α射线、β射线和r 射线。

其射线的本质和性质如下表：7．半衰期：(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。

它表示放射性元素衰变的快慢。

(2)决定因素：由原子核内部的因素决定，与原子所处的物理状态（如压强、湿度等）或化学状态（如单质或化合物）无关。

(3)放射性元素经n 个半衰期未发生衰变的原子核数N 和原有原子核数N 0间关系为：01()2n N N =，对应的质量关系为：01()2n N N =。

二、原子核人工转变1．原子核人工转变：原子核在其他粒子作用下变成另一种原子核的变化。

2．卢瑟福发现质子(1)如图12 -8所示，实验装置：容器C 里有放射性物质A ，从A 射出的α粒子射到一片铝箔F 上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过。

在F 的后面放一荧光屏S ，用显微镜M 来观察荧光屏上是否出现闪光，通过阀门T 可往容器C 里通入气体。

(2)卢瑟福发现质子：1441717281N He O H +→+。

§16.2原子核的人工转变、裂变和聚变核能、质能方程（一）【考点提示】重 点：1.原子核的人工转变、质子和中子的发现；2.了解裂变和聚变及其特点；3.理解爱因斯坦质能方程难 点：1.原子核的人工转变、核反应方程2. 理解爱因斯坦质能方程【知识要点】一、核反应1、在核物理学中，原子核 的轰击下产生新原子核的过程，叫核反应。

在核反应中，质量数和电荷数都 。

2、几个重要的核反应：质子的发现：中子的发现：放射性同位素的发现：二、核裂变1、重核的裂变： 。

如：n Sr Xe n U 10903813654102359210++→+2、链式反应： 。

3、发生链式反应的条件： 。

4、裂变的应用：原子弹（不可控）、核反应堆、核电站（可控）三、核聚变1、轻核的聚变： 。

如：n He H H 10423121+→+2、发生核聚变的条件： ，所以聚变也称热核反应。

3、太阳内部和许多恒星内部发生激烈的热核反应。

4、聚变的应用：氢弹、可控热核反应。

四、核力与核能1．核力：原子核的半径很小，其中的质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力却能是稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起．这种力叫做核力①核力是很强的力②核力作用范围小，只在2．0×10－15 m 短距离内起作用③每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用2．核能（1）结合能：核子结合成原子核时放出一定的能量，原子核分解成核子时吸收一定能量，这种能量叫结合能．（2）质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。

也可以认为．在核反应中，参加核反应的总质量m 和核反应后生成的核总质量m /之差： Δm=m 一m /（3）爱因斯坦质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E = mc 2，这就是爱因斯坦的质能方程。

质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc 2。

原子核的衰变、原子核的人工转变一、天然放射现象1、天然放射现象物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。

1896年法贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋PO 和镭Ra。

物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。

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82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。

3、射线种类与性质那这些射线到底是什么呢？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①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。

②根据左手定则，可以判断α射线都是正电荷，β射线是负电荷。

③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。

α射线：氦核流速度约为光速的 1/10。

贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；β射线:高速运动的电子流。

速度接近光速，贯穿本领很强。

很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。

γ射线：为波长极短的电磁波。

性质非常象Ｘ射线，只是它的贯穿本领比Ｘ射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。

电离本领和贯穿本领之间的关系：α粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的α粒子，贯穿本领最弱；而γ光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。

不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。

原子核的人工转变方程式原子核的人工转变方程式是指通过人工手段改变原子核的构成和性质的化学反应方程式。

这种转变可以通过放射性同位素的放射性衰变、核裂变和核聚变等方式实现。

其中，放射性同位素的放射性衰变是指原子核自发地发生放射性衰变，而核裂变和核聚变则需要外界能量的输入才能发生。

下面分别介绍这三种方法的人工转变方程式：1. 放射性同位素的放射性衰变放射性同位素是指具有不稳定原子核的同位素，它们会自发地发生放射性衰变，释放出粒子或电磁辐射以达到更加稳定的状态。

例如，铀-238（U-238）会经过一系列α衰变和β衰变最终转化为稳定的铅-206（Pb-206），其反应方程式如下：U-238 → Th-234 + α（4/2 He）Th-234 → Pa-234 + β（0/-1 e）Pa-234 → U-234 + β（0/-1 e）U-234 → Th-230 + α（4/2 He）Th-230 → Ra-226 + α（4/2 He）Ra-226 → Rn-222 + α（4/2 He）Rn-222 → Po-218 + α（4/2 He）Po-218 → Pb-214 + α（4/2 He）Pb-214 → Bi-214 + β（0/-1 e）Bi-214 → Po-214 + β（0/-1 e）Po-214 → Pb-210 + α（4/2 He）Pb-210 → Bi-210 + β（0/-1 e）Bi-210 → Po-210 + β（0/-1 e）Po-210 → Pb-206 + α（4/2 He）2. 核裂变核裂变是指将重核分裂成两个或多个轻核的过程，同时释放出大量能量。

这种转变需要外界的能量输入，例如中子轰击或高能粒子撞击等。

以铀为例，其核裂变方程式如下：n + U-235 → Ba-141 + Kr-92 + 3nn + U-238 → Ba-140 + Kr92 + 3n其中，U代表铀，n代表中子，Ba代表钡，Kr代表氪。

原子核人工转变方程是核物理领域一项重要的研究课题，它涉及着核反应的机制和过程，对于人类能源的发展和利用具有重要意义。

本文将围绕原子核人工转变方程展开探讨，从基本概念到实际应用，深入剖析其中的原理和规律。

首先，我们需要了解什么是原子核人工转变方程。

原子核人工转变方程是描述核反应的一种数学模型，它以原子核的结构和性质为基础，揭示了原子核在外界刺激下发生变化的规律。

通过人工干预核反应过程，可以实现从一种核素向另一种核素的转变，从而产生不同的放射性同位素，具有广泛的应用前景。

在探讨原子核人工转变方程的基础上，我们还需要了解核反应的分类和特点。

核反应可以分为裂变和聚变两种类型，裂变是指原子核分裂成较小的核片段，释放出巨大的能量；而聚变则是指两个较小的原子核融合成较大的核，同样伴随着能量的释放。

核反应具有高能量密度、无排放污染等特点，是一种清洁高效的能源形式，对人类社会的可持续发展至关重要。

在实际应用中，原子核人工转变方程被广泛运用于核能领域。

核能是当今世界上最为主要的清洁能源之一，其发展受到越来越多国家的重视。

利用原子核人工转变方程可以精确控制核反应过程，提高核能发电的效率和安全性。

同时，人工转变方程也被用于核武器的设计与制造，加强国防实力，维护国家安全。

除了在核能领域的应用外，原子核人工转变方程还在医学和环境保护等领域发挥着重要作用。

核医学是一种重要的医学诊断和治疗手段，通过放射性同位素的标记和治疗，可以实现对人体的精准定位和治疗。

原子核人工转变方程的研究成果为核医学技术的发展提供了重要支撑。

同时，核辐射对于环境的影响也备受关注，通过人工转变方程控制核废料的产生和处理，可以减少辐射对环境造成的危害，维护生态平衡。

在研究原子核人工转变方程的过程中，我们还需要深入探讨核反应的动力学和机理。

核反应是一个复杂的过程，受到多种因素的影响，如温度、压力、反应物质量等。

研究核反应的动力学规律可以帮助我们更好地理解原子核转变的过程，从而提高核反应的效率和控制。

原子核的衰变、原子核的人工转变一、天然放射现象1、天然放射现象物质放射出a射线、B射线、丫射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。

1896年法贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里•夫妇发现钋P O和镭R a。

物质发射射线的性质称为放射性（radioactivity）。

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82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。

3、射线种类与性质那这些射线到底是什么呢？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①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。

②根据左手定则，可以判断［射线都是正电荷，［射线是负电荷。

③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。

a射线：氦核流速度约为光速的1/10。

贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；B射线：高速运动的电子流。

速度接近光速，贯穿本领很强。

很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。

丫射线：为波长极短的电磁波。

性质非常象X射线，只是它的贯穿本领比X射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。

电离本领和贯穿本领之间的关系：a粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的a粒子，贯穿本领最弱；而丫光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能小结：①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。

不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。

《原子核的人工转变》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是“原子核的人工转变”。

接下来，我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析“原子核的人工转变”是高中物理选修3-5 中非常重要的一部分内容。

这一章节处于原子物理的核心位置，对于学生理解原子核的结构、放射性元素的衰变以及核能的利用等知识具有承上启下的作用。

教材首先介绍了天然放射性现象，为引入原子核的人工转变做了铺垫。

接着，通过详细的实验描述和理论分析，阐述了原子核人工转变的原理、方法和重要发现。

教材还注重培养学生的科学思维和探究能力，引导学生通过对实验现象的观察和分析，得出科学结论。

二、学情分析学生在之前的学习中，已经对原子结构、天然放射性等知识有了一定的了解，具备了一定的物理基础知识和科学思维能力。

但是，原子核的人工转变涉及到微观领域的知识，较为抽象，学生在理解上可能会存在一定的困难。

此外，学生在实验设计和数据分析方面的能力还有待提高。

基于对教材和学情的分析，我制定了以下教学目标：1、知识与技能目标（1）学生能够理解原子核人工转变的概念和原理。

（2）掌握常见的原子核人工转变的方程和实验方法。

（3）了解原子核人工转变的重要意义和应用。

2、过程与方法目标（1）通过对实验现象的观察和分析，培养学生的观察能力和逻辑推理能力。

（2）通过实验设计和探究，提高学生的实验操作能力和科学探究能力。

3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对科学的兴趣和探索精神。

（2）培养学生的科学态度和合作精神。

四、教学重难点1、教学重点（1）原子核人工转变的原理和方程。

（2）常见的原子核人工转变实验。

（1）对原子核人工转变过程中能量和质量变化的理解。

（2）实验设计和数据分析。

五、教法与学法1、教法为了实现教学目标，突破教学重难点，我将采用以下教学方法：（1）讲授法：讲解原子核人工转变的基本概念和原理，使学生形成初步的认识。

原子核的人工转变原子核的人工转变是人类通过不断探索和实践，最终实现的一项伟大成果。

它不仅是物理学和化学学科的重要分支，也是现代科学技术的重要基础。

本文将从人工转变的概念、历史背景、实验方法、应用领域等方面进行探讨。

一、人工转变的概念人工转变是指人类通过特定的实验手段，将原子核中的质子、中子和其他粒子进行增加、减少、替换等改变，从而使原子核的性质发生变化的过程。

人工转变的本质是通过人类的智慧和技术手段，改变原子核的构成和结构，从而实现对物质世界的掌控。

二、历史背景人工转变的研究起源于20世纪初期，当时科学家们已经发现了自然界中的放射性现象。

1911年，英国物理学家Rutherford提出了原子核结构理论，认为原子核是由质子和中子组成的。

这一理论的提出，为人工转变的研究提供了理论基础。

1928年，英国物理学家Cockcroft和Walton成功地利用高压电场将氢原子核和氦原子核碰撞，实现了人工转变。

这一成果的意义重大，不仅证明了原子核的构成理论，也开创了人工转变的研究之路。

随着实验技术的不断发展，人工转变的研究也在不断深入。

20世纪40年代，美国物理学家Seaborg发现了一系列新的放射性元素，为人工转变的研究提供了新的材料基础。

此后，人工转变的研究不断取得新的进展，成为现代物理学和化学学科的重要分支之一。

三、实验方法人工转变的实验方法主要包括两种：粒子轰击法和核反应堆法。

粒子轰击法是指利用粒子加速器将高能粒子轰击目标原子核，使其发生人工转变。

粒子轰击法可以实现原子核的增加、减少、替换等改变，是目前最常用的人工转变方法之一。

核反应堆法是指利用核反应堆中的中子轰击目标原子核，使其发生人工转变。

这种方法可以实现大量的人工转变，但成本较高，实验难度较大。

四、应用领域人工转变在各个领域都有着广泛的应用。

在核物理学领域，人工转变可以研究原子核的结构、性质和相互作用，为核能的应用提供理论基础。

在医学领域，人工转变可以用于放射性同位素的制备和放射性药物的研发。