5.3 核力与核反应方程 5.4 放射性同位素（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

第三节　核力与核反应方程 第四节　放射性同位素 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道原子核的组成和核子、中子、质子，知道原子核的质量数、电荷数、了解同位素的概念． 2．知道核力和四种基本相互作用，核力是强相互作用． 3．知道结合能、比结合能的概念，掌握质量亏损及物体能量与质量的关系式． 1.物理观念：中子、质子、原子核的质量数、电荷数，同位素，结合能、比结合能、质量亏损． 2．科学思维：衰变和核反应方程的书写，半衰期的应用，利用质能方程解决原子核衰变问题． 3．科学探究：结合能、比结合能与原子核的稳定性的关系． 4．科学态度与责任：放射性元素的应用，核辐射的安全防护． [对应学生用书P80] 1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，质子是原子核的组成部分． 2．中子的发现：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子．查德威克通过实验证实了这个猜想． 3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子． 4．原子核的符号 [思考] 人们用α粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么问题？绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？ 提示　质子是原子核的组成部分．原子核由质子和中子组成，原子核的质量数是其质子数加中子数． 1．核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程． 2．质子和中子的发现 (1)N＋He―→O＋H (2)Be＋He―→C＋n 3．遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒． [判断] (1)衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒．(√) (2)发现质子、发现中子和发现放射性同位素P的核反应均属于原子核的人工转变．(√) 1．核力：原子核里的核子间存在着相互作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核． 2．核力特点 (1)核力是核子间的强相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大的多． (2)核力是短程力，作用范围在10－15m之内． 3．四种基本相互作用 [判断] (1)原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡．(×) (2)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大．(×) (3)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因．(√) 1．结合能和比结合能 (1)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开也需要能量，这就是原子核的结合能． (2)比结合能(平均结合能)：原子核的结合能与核子数之比称为比结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，中等大小的核的比结合能最大、最稳定． 2．质量亏损 (1)爱因斯坦质能方程E＝mc2． (2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象． (3)核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，与它们在互相结合过程中放出的能量ΔE的关系是ΔE＝Δmc2． 1．放射性同位素的发现 (1)同位素：具有相同的质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素．例如，氢有三种同位素氕、氘、氚，符号是H、H、H. (2)放射性同位素：具有放射性的同位素． (3)核反应方程 Al＋He―→P＋n P―→Si＋e＋ν 2．放射性同位素的应用 (1)应用射线：利用γ射线的穿透性可以测厚度等，还可以用于放射治疗、照射种子培育优良品种等． (2)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置． (3)半衰期：在地质和考古工作中，可利用放射性衰变的半衰期来推断地层或古代文物的年代． 3．射线的危害与防护 人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用．要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染． [对应学生用书P82] 探究点一　核反应方程 放射性元素发生α衰变、β衰变时放出α粒子与β粒子，如图为α衰变、β衰变示意图． (1)当原子核发生α衰变时，新核的核电荷数与质量数相对原来的原子核变化了多少？ (2)当发生β衰变时，原子核的质量数是否发生变化？新核在元素周期表中的位置怎样变化？ (1)提示　当原子核发生α衰变时，原子核的质子数减小2，中子数减小2，因为α衰变的实质是2个质子和2个中子结合在一起从原子核中被抛射出来，所以新核的核电荷数比原来的原子核减少2，质量数减少4. (2)提示　β粒子为电子，发生β衰变时原子核的质量数不发生变化，但新核的核电荷数相对原来的原子核核电荷数增加1，所以原子序数增加1，元素在周期表上向原子序数增加的方向移动1位． 1．原子核的组成：原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．不同的原子核内质子和中子的个数并不相同．原子核的直径为10－15～10－14 m. 2．原子核的符号和数量关系 (1)符号：X. (