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核反应高三知识点核反应是高三物理学习中的重要知识点之一，它涉及到核能的释放和利用。
本文将从核反应的基本概念、核反应的种类、核反应的应用以及核能的前景等方面进行探讨。
一、核反应的基本概念核反应是指原子核之间发生的各种变化的过程。
原子核是由质子和中子组成的，而核反应是通过改变原子核的质子和中子的数量和排列方式来实现的。
核反应可以使原子核变得更加稳定，或者释放出大量的能量。
二、核反应的种类1. 裂变反应裂变反应是指重核的原子核分裂成两个或更多的轻核的反应。
这种反应通常伴随着大量的能量释放，是核反应中能量产生最为显著的方式之一。
裂变反应广泛应用于核能的产生和核武器的制造。
2. 聚变反应聚变反应是指两个轻核的原子核相互融合成为一个更重的原子核的反应。
在聚变反应中，通常伴随着巨大的能量释放，是太阳等恒星中能量产生的主要方式。
然而，目前聚变反应在地球上的应用还面临很大的挑战。
三、核反应的应用1. 核能发电核能发电是利用核反应释放的能量来产生电力的过程。
核能发电具有能源稳定、环境友好等优势，能够满足大规模电力需求。
然而，核能的开发利用需要高度的安全措施和严格的辐射监测，以确保公众的安全。
2. 放射性同位素应用核反应还可以用于生产放射性同位素，这些同位素在医学、工业和科研领域有着广泛的应用。
例如，放射性同位素可以用于癌症治疗、无损检测以及放射性示踪等方面。
3. 核武器制造核反应的裂变反应部分由于能够释放巨大的能量，被应用于核武器制造。
然而，核武器的使用会造成无法估量的人员伤亡和环境污染，因此国际社会普遍呼吁全面禁止核武器。
四、核能的前景核能作为一种清洁高效的能源形式，具有巨大的潜力。
当前，许多国家正在加大核能的研发和应用力度，致力于提高核能的安全性、减少核废料的产生以及推动聚变能的实现。
未来，核能有望成为替代传统化石能源的重要选择。
结语：核反应是高三物理学习中的重要知识点，涉及到核能的释放和利用。
通过了解核反应的基本概念、种类、应用以及核能的前景，我们可以更好地理解和应用核反应的知识。
高三物理第二十二章原子核七、轻核的聚变(第一课时)●本节教材分析轻核的聚变也是释放核能的一条途径，这在上一节已经讨论过.本节主要说明有些聚变反应要比裂变反应释放更多的能量.但聚变反应要求更高的条件——几百万摄氏度的高温，因而也叫热核反应.还要使学生了解热核反应在宇宙中是很普遍的，如太阳和许多恒星内部就进行着激烈的热核反应，将巨大的能量源源不断的释放出来，这就是恒星能不断发光发热的原因.但宇宙中的热核反应是不能人为控制的，为了使热核反应释放的能量造福于人类，科学家正在研究和实验可控热核反应的装置.可控热核反应比原子反应堆具有更大的优越性，如释放能量更多、原料丰富、污染轻、核废料容易处理等，我国在可控热核反应方面的研究和实验也处于世界前列.●教学目标一、知识目标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.二、能力目标本节属于了解内容，无要求.三、德育目标通过了解核能的特点，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.●教学重点聚变核反应的特点.●教学难点聚变反应的条件.●教学方法本节内容以学生阅读自学为主，辅之以教师的点拨，首先通过教师点拨学生仔细研究核子平均质量曲线，了解较轻原子核平均核子质量比较重原子核的核子平均质量更大，因而轻核的聚变要比重核的裂变释放更大的核能.再通过具体研究氘核和氚核的聚变反应了解核聚变反应条件——需要很高的温度.然后通过学生自学了解可控热核反应的研究和实验发展情况.●教学用具无特殊教具.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课通过上一节的学习，我们知道除了通过重核裂变能够释放核能以外，另一条释放核能的途径就是轻核的聚变，这就是我们本节课要研究的问题.二、新课教学（一）聚变反应及其条件［教师点拨］请同学们再看看核子平均质量曲线，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？［学生思考并讨论］…［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.1.氢的聚变反应： 21H+31H →42He+10n2.释放能量：ΔE ＝Δmc 2＝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［教师点拨］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，得出结论］3.产生条件微观上，参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15 m ，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强大的库仑斥力.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.说明：（1）热核反应在宇宙中是很普遍的，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.（2）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.上世纪四十年代，人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹，它的威力是原子弹的十几倍.（二）可控热核反应［教师点拨］目前，人们还不能控制核聚变的速度，但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应，以使核聚变造福于人类.我国在这方面的研究和实验也处于世界领先水平.请同学们自学教材的最后一部分，以了解这方面的情况.［学生自学，了解以下要点］ 1热核反应相对裂变反应的优越性. 2我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况.三、小结本节主要研究了聚变核反应的特点和条件，聚变反应要比裂变反应释放更多的能量，但它发生的条件是要达到几百万度的高温，因而聚变反应也叫热核反应.可控热核反应的研究和实验将为人类和平利用核能开发新的途径.四、布置作业完成课后练习五、板书设计（一）聚变反应及其条件1.氢的聚变反应：21H+31H →42He+10n 2释放能量：ΔE ＝Δmc 2＝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.3.产生条件：微观上，原子核接近到10-15 m.宏观上，温度达到几百万摄氏度.（二）可控热核反应1.相对裂变反应的优越性：功率大、污染轻、核废料容易处理. 2我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况：世界前列.六、本节优化训练设计1.太阳辐射能量主要来自太阳内部的A.化学反应B.放射性衰变C.裂变反应D.热核反应2.中子和质子结合成氘核,在这一核反应中A.反应物的质量大于生成物的质量B.反应前后质量数一定守恒C.此反应一定释放能量D.此反应一定吸收能量3.氘核（21H）和氚核（31H）聚合成氦核（42He）的核反应方程如下：21H+31H→42He+10n设氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4，则反应过程中释放的能量为A.(m1+m2-m3)c2B. (m1+m2-m4)c2C.(m1+m2－m3－m4)c2D. (m3+m4-m1-m2)c24.已知两氘核聚变成一个氦核放出23.76 MeV的能量，那么1 g氘完全聚变成氦时将会放出的能量为A.约为1.136×106 JB.约为2.272×1011 JC.约为5.68×1011 JD.约为5.68×106 J5.完成氘核和氚核结合成氦的核反应方程：21H+31H→42H+________.若反应过程中发生的质量亏损是m kg，则反应放出的能量是________J.6.用γ光子轰击氘核，使之分成质子和中子.已知氘核质量为2.0135 u，质子质量为1.0072 u，中子质量为1.0086 u，其中1 u＝1.6605×10-27 kg.又知普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s.则所用γ光子在真空中的波长应为________m.7.一个负电子和一个正电子相遇发生湮灭而转化为一对光子,已知负电子和正电子的质量都是m,光在真空中的速度是c,普朗克常量为h,转化前它们的动能忽略不计,则转化成光子的波长是________.8.一个锂核（73Li）受到一个质子的轰击，变成2个α粒子，这一过程的核反应方程为________.已知一个氢原子的质量是1.6736×12-27 kg，一个锂原子的质量是11.6505×10－27 kg，一个氦原子的质量是 6.6466×10－27 kg.上述核反应所释放的能量等于________（最后结果取三位有效数字）9.4个质子在高温下能聚变成一个α粒子同时放出能量.已知质子质量为 1.007276 u,α粒子质量为4.001506 u, 1 u=1.66×10-27 kg,阿伏加德罗常数为6.02×1023/mol. (1)写出核反应方程; (2) 1 g氢完全聚变成α粒子能释放出多少能量?参考答案:1.D 2.ABC 3.C 4.C5 .10n,mc2 6.5.8×10－13 7.h/cm8.73Li+11H→242He，2.78×10－12 J9.(1)4(11H)→42He+2(01e)+能量(2) 4个质子聚变Δm=4×1.007276 u－4.001506 u=0.027598 u,ΔE=Δmc2=0.027598×931.5 MeV=25.71 MeV1 g氢含有6.02×1023个质子,放出能量为EE=6.02×1023×25.71/4 MeV=3.87×1024 MeV。
第五节核反应核能●本节教材分析在学生理解了天然放射现象的本质是某些元素的原子核自发地产生核转变，进而说明用人工控制的某些粒子轰击原子核也可以使其发生转变，即原子核可以实现人工转变.在了解原子核自发和人工转变的基础上，介绍核反应的一般概念，并注意让学生了解核反应中质量数和电荷数守恒的规律.核能的教学中应注意“一定的质量m和一定的能量mc2相对应”的观点，还应让学生注意，原子核在变化时，其变化前后的总质量是不同的，这种质量差异对应的就是核反应中所吸收或放出的能量.还应注意向学生说明，原子核反应中的质量亏损并不破坏质量守恒定律，因为一定的质量和一定的能量相对应.另外，核能的计算中要注意单位的换算，如原子质量单位和千克的关系，焦耳和电子伏的关系.为了说明为什么有些核反应释放能量，有些核反应吸收能量，本教材没有采用以往学生较难理解的“结合能”的概念来讲解这部分内容，而是利用质量亏损的概念引入“核子平均质量”来讲解这部分内容.课本插图中的曲线实质与平均结合能曲线是一样的，但可能更利于学生理解.●教学目标一、知识目标1.知道原子核的人工转变及核反应的概念和规律.2.理解核能的概念，知道核反应中的质量亏损.3.知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系.二、能力目标会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能.三、德育目标认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义.●教学重点核能的概念.爱因斯坦的质能方程.●教学难点质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解.●教学方法本节以教师讲授为主，辅之以学生课堂练习.先从原子核的天然衰变引出原子核的人工转变，进而引入核反应的概念，总结出核反应遵从的规律；从核反应中的γ辐射引入核能的概念，再从核反应中的质量亏损引出爱因斯坦质能关系，最后说明在核反应中释放能量与质量亏损密切相关，给出公式ΔE＝mc2再通过学生的课堂练习加以巩固.●教学用具无特殊教具●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［教师提问］放射性的本质是什么？［学生回答］原子核的天然衰变.［教师提问］那能否利用人工方法使原子核发生变化呢？［学生思考］…本节课就来研究原子核人工转变所产生的核反应以及所引起的能量变化——核能.二、新课教学（一）核反应［教师提问］如果要人工转变原子核，那用什么办法呢？［学生猜想］用类似于炮弹的东西去轰击它，看能否把它敲开.［教师点拨］原子核那么小，用什么作“炮弹”呢？［学生回答］只能用天然放射线中的微观粒子.［教师点拨］那α、β、γ粒子都可以作“炮弹”吗？［学生思考］…［教师点拨］尽管β、γ粒子的速度很大，但它们的质量很小，能量也较小，它们与原子核作用时一般不能引起原子核的转变，而α粒子由于质量和能量较大，它与原子核作用时很容易使原子核发生转变，因此通常用α粒子作为“炮弹”轰击原子核就可以使原子核实现人工转变.这个过程就是一种核反应.1.定义在核物理学中,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.2.原子核的人工转变（1）卢瑟福发现质子的核反应（1919年）147N+42He→178O+11H（质子）（2）查德威克发现中子的核反应（1932年）94Be+42He→126C+10n（中子）［教师点拨］在上面两个核反应中，反应前后反应物与生成物的核电荷数及质量数有什么关系？［学生回答］反应物与生成物的核电荷数及质量数总和不变，即守恒.3.核反应遵循的规律：质量数和电荷数都守恒［教师点拨］在核反应中虽然质量数守恒，但反应前后原子核的总质量并不守恒.科学家研究证明，氘核虽然由一个中子和一个质子组成，但氘核的质量并不等于一个中子和一个质子的质量之和，精确计算表明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，只有在核反应中才能明显的表现出来.4.核反应的特点：存在质量亏损核反应前后原子核的质量之差叫做质量亏损（用Δm表示）［教师点拨］我们知道，在化学反应中往往要伴随吸热或放热，这引起分子或原子的能量发生变化，这种能量就是我们通常所说的化学能.在核反应中也伴随能量的变化，这种能量就是核能，它要比化学能巨大的多.例如：一个中子和一个质子结合成氘核时，要放出2.2 MeV的能量，这个能量以γ光子的形式辐射出去.而两个氢原子结合成氢分子释放的化学能只不过几个电子伏.（二）核能1.什么是核能？与核反应相联系的一种能量.2.核能的特点：（1）与原子核的变化相联系，只有在核反应中才能体现出来.（2）核能是非常巨大的.属于非常规能源.［教师点拨］在核反应中既伴随巨大能量的释放，又伴随一定的质量亏损，这说明质量与能量之间有某种联系，爱因斯坦的相对论回答了这个问题.3.爱因斯坦质能方程相对论指出，物体的能量（E）和质量（m）之间存在着密切的关系，即E＝mc2式中c为真空中的光速关于质能方程的理解：这个方程中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量.该方程表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比.由于c2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的、质量为1 kg的物体所具有的能量为9×1016 J，这一能量相当于一个100万kW的发电厂三年的发电量.对此，爱因斯坦曾说过：“把任何惯性质量理解为能量的一种贮藏，看来要自然得多.”物体贮藏着巨大的能量是不容置疑的，但是如何使这样巨大的能量释放出来？从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化ΔE与物体的质量变化Δm的关系：ΔE=Δmc2.4.核反应中由于质量亏损而释放的能量：ΔE=Δm c2［例题］计算2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量已知：1个质子的质量m p=1.007277 u，1个中子的质量m n=1.008665 u.组成氦核的这四个核子的总质量为4.031884 u，但氦核的质量为4.001509 u.这里u表示原子质量单位，1 u=1.660566×10-27 kg.由上述数值，可以求出氦核的质量亏损Δm=4.031884 u-4.001509 u=0.030375 u.在原子核物理学中，核子与核的质量通常都是用原子质量单位表示，而核能通常用兆电子伏表示.按质能方程可以求出1 u的质量亏损所释放的能量为931.5 MeV，所以，2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量为：ΔE=Δm c2＝0.030375×931.5 MeV =28.3 MeV.［练习］(由学生自己完成)：氘核的质量为 2.013553 u，由此计算一个中子和一个质子结合成氘核时释放的核能.解：m n=1.008665 u，m p=1.007277 u.中子和质子的质量和：2.015941 u.质量亏损Δm=2.015941 u-2.013553 u=0.002388 u.释放核能ΔE=Δmc2=0.002388×931.5 MeV =2.22 MeV.注意：核能的计算中要注意单位的换算，如原子质量单位和千克的关系，焦耳和电子伏的关系.三、小结原子核既可以天然衰变，也可以人工转变，使原子核发生变化的过程叫核反应.在核反应中存在质量亏损同时伴随巨大能量的释放.这是因为自然界中物体的质量和能量间存在着一定关系：E=mc2，可见物质世界贮藏着巨大能量.问题是，如何使贮藏的能量释放出来.人类以前利用的是燃料燃烧时释放的化学能.在发生化学反应时，是原子外层电子的得失.这种情况下，人类获取的能量可以说属于原子的“皮能”.在核反应时，可以产生较大一些的质量亏损，从而使人类获得了大得多的能量.这里的变化，属于原子核的变化，相应的能量称作原子核能.由前述二例可以看出，核反应中的质量亏损仍然是十分有限的.换句话说，即物体贮藏的能量是巨大的.迄今为止，人类所利用的能量还只是很小的一部分.如果，人类在探索中，能掌握新的方式，以产生更大的质量亏损，也就必然能够获得更为可观的能量.四、布置作业练习三2、3、4五、板书设计（一）核反应1.定义：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.2.原子核的人工转变——用人工方法使原子核发生变化的过程.（1）卢瑟福发现质子的核反应（1919年）147N+42He →178O+11H （质子）（2）查德威克发现中子的核反应（1932年）94Be+42He →126C+10n （中子）3.核反应遵循的规律：质量数和电荷数都守恒.4.核反应的特点：质量亏损——核反应前后原子核的质量之差（用Δm 表示）（二）核能1.什么是核能？与核反应相联系的一种能量.2.核能的特点：（1）与原子核的变化相联系，只有在核反应中才能体现出来.（2）核能是非常巨大的，属于非常规能源.3.爱因斯坦质能方程E ＝mc 2式中 c 为真空中的光速4.核反应中由于质量亏损而释放的能量：ΔE =Δm c 2六、本节优化训练设计1.在下列4个核反应式中,x 表示中子的是哪些A.147N+42He →178O+xB.2713Al+42He →3015P+xC.21H+31H →42He+xD.23592U+x →9038Sr+13654Xe+1010n2.用中子轰击铝27,产生钠24和X;钠24具有放射性,它衰变后变成镁24,则这里的X 和钠的衰变分别是A.质子、α衰变B.电子、α衰变C.α粒子、β衰变D.正电子、β衰变3.下面说法正确的是A.α粒子轰击氮核,发现了中子B.α粒子轰击铍核,产生了高能质子,再轰击石蜡,释放出中子C.用α粒子轰击铍核,释放出的是中子D.中子是首先由查德威克于1919年命名的4.目前能够在实际上作为巨大能源的原子核能是A.重核裂变时放出的能量B.轻核聚变时放出的能量C.热核反应时放出的能量D.放射性元素放出的射线能量5.静止的氡核22286R n 放出α粒子后变成钋核21884PO ，α粒子动能为E α，若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c ，则该反应中质量亏损为 A.2184·2cE α B.0 C.218222·2cE αD.222218·2c E 6.能释放原子能的核反应是A.重核分裂成中等质量的核B.核子结合成原子核C.反应前的总质量大于反应后的总质量D.原子核分解成核子7.完成下列核反应方程A.105B+42He →137N+________B.2713Al+________→2712Mg+11H;C.94Be+________→126C+10nD.147N+42He →178O+________.8.23892U 衰变成23492Th ，把静止的23892U 放在匀强磁场中，衰变后Th 核的速度方向与磁场方向垂直.生成的粒子动能为ΔE ，（1）写出衰变方程.（2）衰变后Th 核的轨道半径与粒子的轨道半径之比为多少？（3）衰变过程中放出的能量多大？参考答案：1.BCD 2.C 3.C 4.A 5.C 6.ABC 7.略8、（1）23892U →23490Th+42He （2）1∶45（3）119ΔE /117。
2019-2020年高三物理第二十二章原子核五、核反应、核能(第一课时)●本节教材分析在学生理解了天然放射现象的本质是某些元素的原子核自发地产生核转变，进而说明用人工控制的某些粒子轰击原子核也可以使其发生转变，即原子核可以实现人工转变.在了解原子核自发和人工转变的基础上，介绍核反应的一般概念，并注意让学生了解核反应中质量数和电荷数守恒的规律.核能的教学中应注意“一定的质量m和一定的能量mc2相对应”的观点，还应让学生注意，原子核在变化时，其变化前后的总质量是不同的，这种质量差异对应的就是核反应中所吸收或放出的能量.还应注意向学生说明，原子核反应中的质量亏损并不破坏质量守恒定律，因为一定的质量和一定的能量相对应.另外，核能的计算中要注意单位的换算，如原子质量单位和千克的关系，焦耳和电子伏的关系.为了说明为什么有些核反应释放能量，有些核反应吸收能量，本教材没有采用以往学生较难理解的“结合能”的概念来讲解这部分内容，而是利用质量亏损的概念引入“核子平均质量”来讲解这部分内容.课本插图中的曲线实质与平均结合能曲线是一样的，但可能更利于学生理解.●教学目标一、知识目标1.知道原子核的人工转变及核反应的概念和规律.2.理解核能的概念，知道核反应中的质量亏损.3.知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系.二、能力目标会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能.三、德育目标认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义.●教学重点核能的概念.爱因斯坦的质能方程.●教学难点质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解.●教学方法本节以教师讲授为主，辅之以学生课堂练习.先从原子核的天然衰变引出原子核的人工转变，进而引入核反应的概念，总结出核反应遵从的规律；从核反应中的γ辐射引入核能的概念，再从核反应中的质量亏损引出爱因斯坦质能关系，最后说明在核反应中释放能量与质量亏损密切相关，给出公式ΔE＝mc2再通过学生的课堂练习加以巩固.●教学用具无特殊教具●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［教师提问］放射性的本质是什么？［学生回答］原子核的天然衰变.［教师提问］那能否利用人工方法使原子核发生变化呢？［学生思考］…本节课就来研究原子核人工转变所产生的核反应以及所引起的能量变化——核能.二、新课教学（一）核反应［教师提问］如果要人工转变原子核，那用什么办法呢？［学生猜想］用类似于炮弹的东西去轰击它，看能否把它敲开.［教师点拨］原子核那么小，用什么作“炮弹”呢？［学生回答］只能用天然放射线中的微观粒子.［教师点拨］那α、β、γ粒子都可以作“炮弹”吗？［学生思考］…［教师点拨］尽管β、γ粒子的速度很大，但它们的质量很小，能量也较小，它们与原子核作用时一般不能引起原子核的转变，而α粒子由于质量和能量较大，它与原子核作用时很容易使原子核发生转变，因此通常用α粒子作为“炮弹”轰击原子核就可以使原子核实现人工转变.这个过程就是一种核反应.1.定义在核物理学中,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.2.原子核的人工转变（1）卢瑟福发现质子的核反应（1919年）147N+42He→178O+11H（质子）（2）查德威克发现中子的核反应（1932年）94Be+42He→126C+10n（中子）［教师点拨］在上面两个核反应中，反应前后反应物与生成物的核电荷数及质量数有什么关系？［学生回答］反应物与生成物的核电荷数及质量数总和不变，即守恒.3.核反应遵循的规律：质量数和电荷数都守恒［教师点拨］在核反应中虽然质量数守恒，但反应前后原子核的总质量并不守恒.科学家研究证明，氘核虽然由一个中子和一个质子组成，但氘核的质量并不等于一个中子和一个质子的质量之和，精确计算表明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，只有在核反应中才能明显的表现出来.4.核反应的特点：存在质量亏损核反应前后原子核的质量之差叫做质量亏损（用Δm表示）［教师点拨］我们知道，在化学反应中往往要伴随吸热或放热，这引起分子或原子的能量发生变化，这种能量就是我们通常所说的化学能.在核反应中也伴随能量的变化，这种能量就是核能，它要比化学能巨大的多.例如：一个中子和一个质子结合成氘核时，要放出2.2 MeV的能量，这个能量以γ光子的形式辐射出去.而两个氢原子结合成氢分子释放的化学能只不过几个电子伏.（二）核能1.什么是核能？与核反应相联系的一种能量.2.核能的特点：（1）与原子核的变化相联系，只有在核反应中才能体现出来.（2）核能是非常巨大的.属于非常规能源.［教师点拨］在核反应中既伴随巨大能量的释放，又伴随一定的质量亏损，这说明质量与能量之间有某种联系，爱因斯坦的相对论回答了这个问题.3.爱因斯坦质能方程相对论指出，物体的能量（E）和质量（m）之间存在着密切的关系，即E＝mc2式中c为真空中的光速关于质能方程的理解：这个方程中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量.该方程表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比.由于c2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的、质量为1 kg的物体所具有的能量为9×1016 J，这一能量相当于一个100万kW的发电厂三年的发电量.对此，爱因斯坦曾说过：“把任何惯性质量理解为能量的一种贮藏，看来要自然得多.”物体贮藏着巨大的能量是不容置疑的，但是如何使这样巨大的能量释放出来？从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化ΔE与物体的质量变化Δm的关系：ΔE=Δmc2.4.核反应中由于质量亏损而释放的能量：ΔE=Δm c2［例题］计算2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量已知：1个质子的质量m p=1.007277 u，1个中子的质量m n=1.008665 u.组成氦核的这四个核子的总质量为4.031884 u，但氦核的质量为4.001509 u.这里u表示原子质量单位，1 u=1.660566×10-27 kg.由上述数值，可以求出氦核的质量亏损Δm=4.031884 u-4.001509 u=0.030375 u.在原子核物理学中，核子与核的质量通常都是用原子质量单位表示，而核能通常用兆电子伏表示.按质能方程可以求出1 u的质量亏损所释放的能量为931.5 MeV，所以，2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量为：ΔE=Δm c2＝0.030375×931.5 MeV =28.3 MeV.［练习］(由学生自己完成)：氘核的质量为 2.013553 u，由此计算一个中子和一个质子结合成氘核时释放的核能.解：m n=1.008665 u，m p=1.007277 u.中子和质子的质量和：2.015941 u.质量亏损Δm=2.015941 u-2.013553 u=0.002388 u.释放核能ΔE=Δmc2=0.002388×931.5 MeV =2.22 MeV.注意：核能的计算中要注意单位的换算，如原子质量单位和千克的关系，焦耳和电子伏的关系.三、小结原子核既可以天然衰变，也可以人工转变，使原子核发生变化的过程叫核反应.在核反应中存在质量亏损同时伴随巨大能量的释放.这是因为自然界中物体的质量和能量间存在着一定关系：E=mc2，可见物质世界贮藏着巨大能量.问题是，如何使贮藏的能量释放出来.人类以前利用的是燃料燃烧时释放的化学能.在发生化学反应时，是原子外层电子的得失.这种情况下，人类获取的能量可以说属于原子的“皮能”.在核反应时，可以产生较大一些的质量亏损，从而使人类获得了大得多的能量.这里的变化，属于原子核的变化，相应的能量称作原子核能.由前述二例可以看出，核反应中的质量亏损仍然是十分有限的.换句话说，即物体贮藏的能量是巨大的.迄今为止，人类所利用的能量还只是很小的一部分.如果，人类在探索中，能掌握新的方式，以产生更大的质量亏损，也就必然能够获得更为可观的能量.四、布置作业练习三2、3、4五、板书设计（一）核反应1.定义：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.2.原子核的人工转变——用人工方法使原子核发生变化的过程.（1）卢瑟福发现质子的核反应（1919年）147N+42He→178O+11H（质子）（2）查德威克发现中子的核反应（1932年）94Be+42He→126C+10n（中子）3.核反应遵循的规律：质量数和电荷数都守恒.4.核反应的特点：质量亏损——核反应前后原子核的质量之差（用Δm表示）（二）核能1.什么是核能？与核反应相联系的一种能量.2.核能的特点：（1）与原子核的变化相联系，只有在核反应中才能体现出来.（2）核能是非常巨大的，属于非常规能源.3.爱因斯坦质能方程E＝mc2式中c为真空中的光速4.核反应中由于质量亏损而释放的能量：ΔE=Δm c2六、本节优化训练设计1.在下列4个核反应式中,x表示中子的是哪些A.147N+42He→178O+xB.2713Al+42He→3015P+xC.21H+31H→42He+xD.23592U+x→9038Sr+13654Xe+1010n2.用中子轰击铝27,产生钠24和X;钠24具有放射性,它衰变后变成镁24,则这里的X 和钠的衰变分别是A.质子、α衰变B.电子、α衰变C.α粒子、β衰变D.正电子、β衰变3.下面说法正确的是A.α粒子轰击氮核,发现了中子B.α粒子轰击铍核,产生了高能质子,再轰击石蜡,释放出中子C.用α粒子轰击铍核,释放出的是中子D.中子是首先由查德威克于1919年命名的4.目前能够在实际上作为巨大能源的原子核能是A.重核裂变时放出的能量B.轻核聚变时放出的能量C.热核反应时放出的能量D.放射性元素放出的射线能量5.静止的氡核22286R n放出α粒子后变成钋核21884PO，α粒子动能为Eα，若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中质量亏损为A.·B.0C.·D.·6.能释放原子能的核反应是A.重核分裂成中等质量的核B.核子结合成原子核C.反应前的总质量大于反应后的总质量D.原子核分解成核子7.完成下列核反应方程A.105B+42He→137N+________B.2713Al+________→2712Mg+11H;C.94Be+________→126C+10nD.147N+42He→178O+________.8.23892U衰变成23492Th，把静止的23892U放在匀强磁场中，衰变后Th 核的速度方向与磁场方向垂直.生成的粒子动能为ΔE，（1）写出衰变方程.（2）衰变后Th核的轨道半径与粒子的轨道半径之比为多少？（3）衰变过程中放出的能量多大？参考答案：1.BCD 2.C 3.C 4.A 5.C 6.ABC 7.略8、（1）23892U→23490Th+42He（2）1∶45（3）119ΔE/117。
