物理选修3-5复习课件.ppt

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第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂1天然放射现象天然放射现象

（1）天然放射现象：

天然放射现象：

发现天天然然放放射射现象象揭揭开了了人人类研研究究原原子子核核结构构的的序序幕幕通通过对无无数数放放射射现象象的的研研究究，人人们发现：

原原子子序序数数大大于于83的的所所有有天天然然存存在在的的元元素素都都有有放放射射性性，原原子子序序数数小小于于83的的天天然然存存在在的的元元素素有有些些也也有有放放射射性性，它它们放射出来的射放射出来的射线共有共有3种贝可勒尔贝可勒尔第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂

（2）3种射射线：

射射线：

速度：

速度为光速光速1/10的的，贯穿作用穿作用，电离作用离作用射射线：

速度：

速度约为光速光速99%的的，贯穿穿作作用用，电离作用离作用射射线：

速度：

速度为光速的光速的（波波长极极短短的的电磁磁波波），贯穿作用穿作用，电离作用离作用氦核流氦核流弱弱很强很强电子流电子流很强很强较弱较弱光子流光子流最强最强很弱很弱第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂2原子核的人工原子核的人工转变用用高高能能粒粒子子轰击靶靶核核，产生生另另一一种新新核核的的反反应过程程，即即：

ZAXxZAYy.其其中中ZAX是是靶靶核核的的符符号号，x为入入射射粒粒子子，ZAY是是新新核核，y是放射出的粒子的符号是放射出的粒子的符号原原子子核核的的人人工工转变使使人人们推推知知原原子子核核的的组成成：

由由质子子和和中中子子组成成核核电荷荷数数质子子数数，质量量数数质子子数数中中子子数数原子核反原子核反应遵守遵守和和守恒守恒质量数质量数电荷数电荷数第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂3原子核的衰原子核的衰变

（1）原原子子核核自自发地地放放出出某某种粒粒子子而而转变为新新核核的的变化化有有衰衰变、衰衰变和和衰衰变

（2）半半衰衰期期：

放放射射性性元元素素的的原原子子核核有有半半数数发生生衰衰变所所需需的的时间半半衰衰期期由由放放射射性性元元素素的的原原子子核核内内部部本本身身的的因因素素决决定定，跟原子所跟原子所处的的或或无无关物理状态物理状态化学状态化学状态第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂4核能核能

（1）核力：

核力：

核子之核子之间的作用力的作用力

（2）核能：

核能：

由由于于原原子子核核中中的的核核子子间存存在在强强大大的的核核力力，使使得得原原子子核核成成为一一个个坚固固的的集集合合体体要要把把原原子子核核中中的的核核子子拆拆散散，就就得得克克服服核核力力而而做做巨巨大大的的功功反反之之，要要把把核核子子集集合合成成一一个个原原子子核核，就就要放出巨大的能量要放出巨大的能量单个个核核子子结合合成成原原子子核核或或原原子子核核分分裂裂成成单个个核核子子，放放出出或吸收的能量叫做原子核的或吸收的能量叫做原子核的相邻相邻结合能结合能第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂（3）质能方程：

能方程：

质量量亏亏损：

组成成原原子子核核的的核核子子的的质量量和和与与原原子子核核的的质量之差叫量之差叫质量量亏亏损质能能方方程程：

一一定定的的能能量量和和一一定定的的质量量相相联系系，物物体体的的能量和它的能量和它的质量成正比，即量成正比，即.（4）核核能能的的计算算：

根根据据1原原子子质量量单位位（u）相相当当于于能能量量，用用核核子子结合合成成原原子子核核时质量量亏亏损的的原原子子质量量单位位数数乘乘以以931.5MeV，即即Em931.5MeV.注注意意：

该式中式中m的的单位是位是u，E的的单位是位是MeV.Emc2931.5MeV第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂（5）核能的利用途径：

核能的利用途径：

重重核核裂裂变：

重重核核俘俘获一一个个中中子子后后分分裂裂成成为两两个个（或或多多个个）核核的的反反应过程程重重核核裂裂变的的同同时放放出出几几个个中中子子，并并释放放出出大大量量核核能能为了了使使铀235裂裂变时发生生链式式反反应，铀块的的体体积应大大于于它它的的临界界体体积，如如92235U01n3692Kr56141Ba301n.轻核聚核聚变：

某些：

某些轻核核结合成合成的的核核，同同时释放放出出大大量量核核能能的的反反应过程程要要想想使使氘核核和和氘核核结合合成成氦氦核核，必必须达达到到几几百百万万度度以以上上的的高高温温因因此此，聚聚变反反应又又叫叫热核核反反应，如：

，如：

12H13H24He01n.中等质量中等质量质量较大质量较大第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂考点一考点一核反核反应的的4种类型型类型型可控性可控性核反核反应方程典例方程典例衰衰变衰衰变自自发92238U90234Th24He衰衰变自自发90234Th91234Pa10e人工人工转变人工控制人工控制714N24He817O11H（卢瑟福瑟福发现质子子）24He49Be612C01n（查德威克德威克发现中子中子）1327Al24He1530P01n约里奥里奥居里夫居里夫妇发现放射性放射性同位素，同同位素，同时发现正正电子子1530P1430Si10e重核重核裂裂变比比较容易容易进行人工控制行人工控制92235U01n56144Ba3689Kr301n92235U01n54136Xe3890Sr1001n轻核核聚聚变除除氢弹外无外无法控制法控制12H13H24He01n第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂【技巧提示技巧提示】书写原子核的衰变方程时应注意：

书写原子核的衰变方程时应注意：

（1）核核反反应应过过程程一一般般都都不不是是可可逆逆的的，所所以以核核反反应应方方程程只只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接

（2）核核反反应应的的生生成成物物一一定定要要以以实实验验为为基基础础，不不能能只只依依据据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程（3）核核反反应应遵遵循循质质量量数数守守恒恒而而不不是是质质量量守守恒恒，核核反反应应过过程程中中反反应应前前后后的的总总质质量量一一般般会会发发生生变变化化（质质量量亏亏损损）且且释释放放出出核能核能（4）核反应遵循电荷数守恒核反应遵循电荷数守恒（5）当当放放射射性性物物质质发发生生连连续续衰衰变变时时，原原子子核核中中有有的的发发生生衰变，有的不发生衰变，衰变，有的不发生衰变，同时伴随着辐射同时伴随着辐射第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂【案案例例1】（2011海海南南高高考考）2011年年3月月11日日，日日本本发生生九九级大大地地震震，造造成成福福岛核核电站站严重重的的核核泄泄漏漏事事故故.在在泄泄漏漏的的污染染物物中中含含有有131I和和137Cs两两种放放射射性性核核素素，它它们通通过一一系系列列衰衰变产生生对人人体体有有危危害害的的辐射射.在在下下列列四四个个式式子子中中，有有两两个个能能分分别反反映映131I和和137Cs的的衰衰变过程程，它它们分分别是是_和和_（填填入入正正确确选项前前的的字字母母）.131I和和137Cs原原子核中的中子数分子核中的中子数分别是是_和和_.第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂【解解析析】根根据据质质量量数数守守恒恒可可判判断断，131I和和137Cs的的衰衰变变方方程程分分别别为为B和和C.再再根根据据核核电电荷荷数数守守恒恒，131I和和137Cs的的质质子子数数分分别为别为53和和55，则中子数分别为，则中子数分别为78和和82.【答案答案】BC7882第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂【即即时巩巩固固11】（2010（2010广广东理理综）关于于核核衰衰变和和核核反反应的的类型，下列表述正确的有型，下列表述正确的有（）A.92238U90234Th24He是是衰衰变B.714N24He817O11H是是衰衰变C12H13H24He01n是是轻核聚核聚变D3482Se3682Kr210e是重核裂是重核裂变【解解析析】衰衰变变是是放放射射出出氦氦核核的的天天然然放放射射现现象象，A正正确确；衰衰变变是是放放射射出出电电子子的的天天然然放放射射现现象象，而而B项项是是发发现现质质子子的的原原子子核核人人工工转转变变，故故B错错；C项项是是轻轻核核的的聚聚变变，D项项是是衰衰变现象，故变现象，故C对，对，D错错【答案答案】A、C第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂考点二考点二半衰期半衰期确确定定衰衰变次次数数的的方方法法：

设放放射射性性元元素素ZAX经过n次次衰衰变和和m次次衰衰变后后，变成成稳定定的的新新元元素素ZAY，则表表示示该核核反反应的的方程方程为：

ZAXZAYn24Hem10e.根据根据电荷数守恒和荷数守恒和质量守恒可列方程：

量守恒可列方程：

AA4n，ZZ2nm.由由此此可可见，确确定定衰衰变次次数数可可归结为解解一一个个二二元元一一次次方方程程组第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂【技技巧巧提提示示】

（1）半半衰衰期期是是大大量量原原子子核核衰衰变变时时的的统统计计规规律律，个个别别原原子子核核经经多多长长时时间间衰衰变变无无法法预预测测对对个个别别或或极极少少数原子核，无半衰期可言数原子核，无半衰期可言

（2）确确定定衰衰变变次次数数，往往往往先先由由质质量量数数的的改改变变确确定定衰衰变变的的次次数数，因因为为衰衰变变对对质质量量数数无无影影响响，然然后后再再根根据据衰衰变变规规律律确确定定衰变的次数这样做比较简捷衰变的次数这样做比较简捷第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新课堂走进新课堂【案例案例2】（2011天津理综）回旋加速器在核科学、核天津理综）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展了现代科学技术的发展.当今医学影像诊断设备当今医学影像诊断设备PET/CT堪称堪称“现代医学高科技之冠现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳正电子的同位素碳11作示踪原子作示踪原子.碳碳11是由小型回旋加速器输是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程核反应方程.若碳若碳11的半衰期的半衰期为为20min，经，经2.0h剩余碳剩余碳11的的质量占原来的百分之几？

（结果取质量占原来的百分之几？

（结果取2位有效数字）位有效数字）第十六章第十六章原子结构原子结构原子核原子核波粒二象性波粒二象性立体设计立体设计走进新