第5章 原子核 章末整合提升 体系构建 素养提升（学用word）-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

该高中物理讲义通过表格对比与结构化梳理构建核反应单元知识体系，涵盖核反应方程式书写规则、常见粒子符号、反应类型（衰变、人工转变、裂变、聚变）对比，以及半衰期计算、核能计算等核心内容，清晰呈现知识脉络与内在联系。 讲义亮点在于典例驱动的分层练习设计，如核反应类型识别题（典例1）、半衰期应用题（典例2）、质能方程计算题（典例3），结合科学思维中的科学推理与物理观念中的能量观念，帮助学生掌握规律应用，支持不同层次学生自主复习，助力教师实施精准教学。

一、核反应方程式书写 1.核反应方程式书写规则 质量数守恒——反应前后核子的总数（上标）不变。 电荷数守恒——反应前后质子数（下标）总和相等。 2.熟记常见粒子符号 质子H）、中子n）、α粒子He）、β粒子e）、正电子e）、氘核H）、氚核H） 3.核反应方程遵守的规律 核反应过程质量数和电荷数守恒；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒。 4.常见核反应类型识别 类型 可控性 核反应方程典例 识别 衰变 α衰变 自发 UThHe 释放α粒子，质量数减4，电荷数减2 β衰变 自发 ThPae 质量数不变，电荷数＋1 类型 可控性 核反应方程典例 识别 人工转变 人工 控制 NHeOH（卢瑟福发现质子） 用粒子轰击靶核生成新核 HeBeCn（查德威克发现中子） AlHe→Pn 约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 PSi＋e 类型 可控性 核反应方程典例 识别 重核裂变 容易控制 UnBa＋Kr＋n 重核分裂为中等质量核和中子 UnXe＋Sr＋1n 轻核聚变 现阶段很难控制 HHHen 轻核结合成较重核，释放能量 【典例1】　（2025·河南鹤壁期末）目前我们学习过的核反应有4种类型，下列核反应方程的类型说法正确的是（　　） NaMge UnXeSr＋n FHeNeH HHHen A.①人工核转变、②核裂变、③核聚变、④衰变 B.①衰变、②核裂变、③核聚变、④人工核转变 C.①人工核转变、②核聚变、③衰变、④核裂变 D.①衰变、②核裂变、③人工核转变、④核聚变 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 二、半衰期的计算 1.半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核而言半衰期无实际意义。 2.公式：N余＝N原，m余＝m原。式中m原表示衰变前的放射性元素的质量，m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。 3.影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状态（如温度、压强）或化学状态（如单质、化合物）无关。 【典例2】　14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年。已知植物存活期间，其体内14N与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（　　） A.该古木的年代距今约11 400年 B.12C、13C、14C具有相同的中子数 C.14C衰变为14N的过程中放出β射线 D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 三、核能的计算 核能的计算方法 1.利用质能方程计算核能 ①ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”。 ②ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位用“u”，则可直接利用ΔE＝Δm×931.5 MeV/u计算，此时ΔE的单位为“MeV”，即1 u＝1.660 6×10－27 kg，相当于931.5 MeV，这个结论可在计算中直接应用。 2.利用比结合能计算核能 原子核的结合能与核子数之比，也叫平均结合能。原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数。比结合能越大，表示原子核、核子结合得越牢固，原子核越稳定。核反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后所有原子核的总结合能之差，即该核反应所释放（或吸收）的能量。 【典例3】　大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是HHHen，已知H的质量为m1He的质量为m2n的质量为m3，则氘核聚变反应中释放的核能约为（　　） A.（m1＋m2＋m3）c2　 B.（2m1－m2－m3）c2 C.（2m1＋m2＋m3）c2 D.（m2＋m3－2m1）c2 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 章末整合提升 【体系构建】 ①贝克勒尔　②玛丽∙居里　③钋（Po）　④镭（Ra）　⑤氦　⑥电子　⑦电磁波　⑧α粒子　⑨氮　⑩查德威克　⑪中子 ⑫质子　⑬中子　⑭核子　⑮质子数　⑯中子数　⑰质量　⑱电荷　⑲中子　⑳质子　㉑α粒子　㉒质子　㉓电子 ㉔γ光子　㉕半数　㉖核内部自身　㉗统计　㉘不同 ㉙短程　㉚核子数　㉛比结合能　㉜小于　㉝931.5 MeV 章末整合提升 【素养提升】 【典例1】　D　①是放射性元素放射出粒子而转变为另一种元素的过程，属于原子核的衰变；②是重核分裂成两个中等质量的原子核，属于核裂变；③是高能粒子轰击原子核使之转变为另一种原子核的过程，属于原子核的人工转变；④是轻核结合成较重的原子核，属于核聚变。所以以上反应类型依次属于衰变、核裂变、人工转变、核聚变。故选D。 【典例2】　C　某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，表明该古木恰好经历1.0个半衰期，所以该古木的年代距今约5 700年，A错误；12C的中子数最少，14C的中子数最多，B错误；根据核反应方程CNe，14C衰变为14N的过程中放出β射线，C正确；增加样品测量环境的压强不能改变14C的半衰期，D错误。 【典例3】　B　由质能方程可得E=Δmc2=（2m1－m2－m3）∙c2 ，故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $