第5章 原子核与核能 全章知识点归纳整合 课件 -2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

该高中物理原子核与核能单元复习课件，通过知识网络框架构建和专题分类整合，系统梳理了三种衰变、核反应方程类型、核能计算等核心知识，清晰呈现知识点间的内在逻辑与联系。 其亮点在于采用“专题突破-例题精讲-对点演练”模式，结合核电站泄漏核素衰变分析、核电池半衰期比较等实例设计问题，培养学生科学推理与模型建构能力，渗透能量观念。分层练习从基础计算到综合应用，助力学生巩固知识，也为教师提供精准复习教学支持。

第5章　原子核与核能 全章知识点归纳整合 知识网络·体系构建 最强 动量 半数 相邻 E=mc2,ΔE=Δmc2　 强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用 专题突破·归纳整合 一、原子核的三种衰变和三种射线性质 1.原子核的三种衰变 (1)①α衰变是原子核放出两个质子和两个中子的结合体。 ②β衰变是原子核内的一个中子变成一个质子时发生的。 ③β+衰变是原子核内的质子转变成一个中子时产生的。γ射线是在发生α衰变、β衰变和β+衰变时,产生的新核由较高能量状态向较低能量状态跃迁时发生的。 (2)不论发生哪种衰变,衰变前后的核电荷数和质量数是守恒的。 2.三种放射性射线 三种射线是指α射线、β射线和γ射线,三种射线的实质和特性如下表所示。 名称 粒子 特性 α射线 (正电) 穿透本领很弱(空气中射程只有几厘米),电离作用强 β射线 (负电) 穿透本领较强(能穿透几毫米厚的铝板),电离作用较弱 γ射线 高能光子 (中性) 穿透本领很强(能穿透几厘米厚的铅板),电离作用很弱 3.半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。 【例题1】　在核电站泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素,它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中,有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程,它们分别是　　　和　　　(填入正确选项前的字母)。131I和137Cs原子核中的中子数分别是　　　和　　　。  B C 78 82 解析 根据衰变过程中核电荷数守恒和质量数守恒可知,X2为 ,中子数等于质量数减去核电荷数,分别为131-53=78和137-55=82。 对点演练 1.为测定水库的存水量,将一瓶放射性溶液倒入水库中,已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次,这种元素的半衰期为2天,10天以后从水库取出1 m3的水,并测得每分钟衰变10次,求水库的存水量。 答案 2.5×105 m3 解析 设该放射性元素原有质量m0,10天后的剩余质量为m,水库存水量为Q, 由以上两式联立代入数据,得 解得水库存水量为Q=2.5×105 m3。 D 2.2024年是中国航天大年,神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天,部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知Sr衰变为Y的半衰期约为29年Pu衰变为U的半衰期约为87年。现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池,下列说法正确的是(　　) ASr衰变为Y时产生α粒子 BPu衰变为U时产生β粒子 C.50年后,剩余的Sr数目大于Pu的数目 D.87年后,剩余的Sr数目小于Pu的数目 二、对核反应方程的类型的理解 1.四类核反应方程的比较 2.解题时注意事项 (2)注意在核反应方程中,质量数和核电荷数是守恒的;在解有关力学综合问题时,还有动量守恒和能量守恒。 【例题2】　在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是　　　　,属于β衰变的是　　　　,属于裂变的是　　　,属于聚变的是　　　。(填正确答案标号)  C AB E F 解析 一个原子核自发地放出一个α粒子,生成一个新核的过程是 α衰变,因此C项是α衰变;一个原子核自发地放出一个电子,生成一个新核的过程是β衰变,因此A、B项是β衰变;一个重核在一个粒子的轰击下,分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变,因此E项是重核的裂变;两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核,并放出粒子的过程是轻核的聚变,因此F项是轻核的聚变;另外,D项是原子核的人工转变。 对点演练 3.(多选)下列说法正确的是(　　) BD 三、核能的计算 利用质能方程 来计算核能 (1)根据核反应方程,计算核反应前后的质量亏损Δm (2)根据爱因斯坦质能方程E=mc2或ΔE=Δmc2计算核能。方程ΔE=Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”,则ΔE的单位为“J”;若Δm的单位用“u”,可直接用质量与能量的关系式1 u相当于931.5 MeV推算ΔE,此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”,即原子质量单位1 u对应的能量为931.5 MeV 利用平均结合 能来计算核能 原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该核反应所释放(或吸收)的核能 利用动量守恒 和能量守恒定 律来计算核能 核反应中如无光子辐射,核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能。这种情况下的核能可由下列关系计算:反应前总动能+反应过程中释放的核能=反应后总动能;反应前后总动量不变 质量为226.025 4 u,氡核222质量为222.016 3 u,放出粒子质量为4.002 6 u。 (1)写出核反应方程; (2)求镭核衰变放出的能量; (3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能,求放出粒子的动能。 (2)镭核衰变放出的能量为ΔE=(226.025 4-4.002 6-222.016 3)×931.5 MeV=6.05 MeV。 (3)设镭核衰变前静止,镭核衰变时动量守恒,则由动量守恒定律可得 mRnvRn-mαvα=0① 又根据衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能,则 则放出粒子的动能为5.94 MeV。 对点演练 (2)本次核试验释放的能量大约相当于7 000吨TNT的能量,已知铀核的质量为m1、中子的质量为m2、锶(Sr)核的质量为m3、氙(Xe)核的质量为m4,光速为c。则一个 原子裂变释放的能量ΔE=　　　　　　　　　。  (m1-m3-m4-9m2)c2 解析 (1)根据质量数、核电荷数守恒可得该核反应方程为 (2)该核反应过程质量亏损Δm=m1-m3-m4-9m2,由爱因斯坦质能方程有ΔE=Δmc2=(m1-m3-m4-9m2)c2。 N+OH BeHeCn　 Al+PPSie nBaKr+n H+Hen nHe XHe XYe　 He e 计算公式:N=N0()n或m=m0()n, 其中n=,T为半衰期。 A.X1Ban　　　 B.X2Xee C.X3Bae D.X4Xep I,X3为Cs 则有 m-3 由半衰期公式得m=m0( m-3=(=()5 解析 根据质量数和核电荷数守恒,可知选项A、B错误;经过87年Sr经历3个半衰期,还剩没有衰变Pu经历1个半衰期,还有一半没有衰变,D正确,同理可判断C错误。 名称 核反应方程 其他 衰变 α衰变 UThHe 贝可勒尔 β衰变 ThPae 裂变 UBa+Kr+n 原子弹 原理 名称 核反应方程 其他 聚变 HHe+n 氢弹原理 人工 转变 正电子 AlHePn PSie 约里奥— 居里夫妇 发现质子 HeOH 卢瑟福 发现中子 BeHeCn 查德威克 (1)熟记一些粒子的符号:α粒子He)、质子H或p)、中子n)、电子e)、氘核H)、氚核H)。 ACNe BPSe CUThHe DHeOH EnXeSr+n FHHen AHCHe是α衰变方程 BHHe+γ是核聚变反应方程 CUThHe是核裂变反应方程 DHeAlPn是原子核的人工转变方程 解析 用人工的方法使原子核发生转变的过程被称为原子核的人工转变N在质子的轰击下发生的核反应,属于人工转变,故A错误;由轻原子核生成较重的原子核,同时释放出巨大能量的核反应被称为核聚变,故B正确;α衰变是原子核自发放射α粒子的核衰变过程,则C是α衰变,故C错误;用α粒子轰击Al产生P和n,是在人为的作用下发生的,故该核反应是人工转变,故D正确。 【例题3】镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn,已知镭核226 答案 (1RaRnHe　(2)6.05 MeV　(3)5.94 MeV 解析 (1)核反应(衰变)方程为RaRnHe。 ΔE=mRnmα② 由①②式可得Eα=×ΔE=×6.05 MeV=5.94 MeV 4.某核试验的核原料是U,则 (1)完成核反应方程式nSr+Xe+　　　　。  U 1n nSrXe+1n。 $