第五章 原子核 知识清单 -2025-2026学年高二下学期物理期末四步复习法

第五章 原子核 序号 单元核心知识模块 新课标学业质量要求 单元核心复习目标 达标层级（3 级） 高考对接考向 学生掌握情况自查 1 天然放射与三种射线 了解三种射线本质、性质差异，掌握放射性特点 熟记 α、β、γ 射线电离、穿透能力；知道放射性与外界条件无关 □基础达标□能力提升□素养拓展 射线性质辨析、磁场电场中偏转判断 □未掌握 □部分掌握□完全掌握 2 原子核衰变与半衰期 掌握 α、β 衰变规律，理解半衰期统计意义 会写衰变方程；能用质量数、电荷数守恒求衰变次数；理解半衰期特点 □基础达标□能力提升□素养拓展 衰变方程书写、半衰期计算 □未掌握 □部分掌握□完全掌握 3 核反应与人工转变 掌握核反应守恒规律，记住典型核反应方程 区分自发衰变与人工核反应；熟记发现质子、中子经典方程 □基础达标□能力提升□素养拓展 核反应方程正误判断、人工转变识记 □未掌握 □部分掌握□完全掌握 4 核力、质量亏损与质能方程 理解核力特点、比结合能意义，会质能方程计算 掌握核力短程、饱和性；理解质量亏损；能用ΔE=Δmc2计算核能 □基础达标□能力提升□素养拓展 比结合能与原子核稳定性、核能计算 □未掌握 □部分掌握□完全掌握 5 核裂变与核聚变 了解裂变、聚变原理及应用，区分两类核反应特点 掌握链式反应条件；知道裂变聚变优缺点、氢弹原理 □基础达标□能力提升□素养拓展 裂变聚变辨析、能源应用 □未掌握 □部分掌握□完全掌握 6 基本粒子与核技术应用 了解粒子分类、夸克模型，知道放射性应用 识记粒子分类；了解核医疗、探伤、保鲜等应用 □基础达标□能力提升□素养拓展 基本粒子常识、科技应用 □未掌握 □部分掌握□完全掌握 学科网（北京）股份有限公司 一、射线的本质 1.三种射线 三种射线的本质、射出速度和电离性一定要记牢。 成分 速度 电离能力 穿透能力 a射线 氦原子核 1/10光速 很强 较弱 β射线 电子流 接近光速 较弱 较强 γ射线 电磁波 光速 更弱 很强 2.射线的来源 实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在的，还是以化合物形式存在的，都具有放射性。放射性的强度也不受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外的电子，这就说明射线与这些电子无关，即 射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。 二、原子核的衰变 1．定义：原子核自发地放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它变成另一种原子核。这种变化称为原子核的衰变。 2．衰变规律：原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 3．衰变分类 (1)α衰变：放出α粒子的衰变。(2)β衰变：放出β粒子的衰变。 4．衰变方程及实质 (1)α衰变：X→Y＋He。 (2)β衰变：X→Y＋e。 (3)γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。 实质：放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，要向低能级跃迁，并放出γ光子。 5．衰变次数的分析方法和技巧 (1)方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为：X→Y＋nHe＋me 根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程： A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。 (2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据电荷数的改变确定β衰变的次数。 三、三个重要原子核的人工转变方程 (1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程: (2)1932年查德威克发现中子的核反应方程: (3)1934年约里奥-居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程: 原子核的人工转变必须要有一定的装置和条件,不会自发产生。 四、核力与四种基本相互作用 1、核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力。 2、核力是短程力 3、核力的饱和性：每个核子只跟相邻的核子发生核力的作用． 五、结合能 1、结合能 把原子核分解为独立的核子，需要克服强大的核力做功，因此需要吸收的能量或核力把核子结合在一起放出的能量，称为原子核的结合能。 2、比结合能 结合能与核子数之比称为比结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 六、质量亏损 1、质量亏损 核反应前与反应后的总质量之差称为质量亏损。 2、爱因斯坦质能方程：E＝mc2。 3、核能的计算：ΔE＝Δmc2，其中Δm是质量亏损。 七、核裂变及链式反应 1、核裂变：重核被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块的核反应。 2、铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多样的，其中一种典型的裂变是。 3、链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫核裂变的链式反应。 4、临界体积和临界质量：把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。 5、核裂变的能量：1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能。  二、核电站 1、核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成： （1）燃料；（2）慢化剂；（3）控制棒。 2、工作原理：核燃料裂变释放的能量，使反应区温度升高。 3、能量输出 4、核污染的处理 八、基本粒子 1.1932年发明的粒子加速器，能使带电粒子加速到很高的能量。让这些高能粒子彼此对撞，就能产生更多的粒子，这种装置称为对撞机。利用加速器和对撞机，人们发现了更多的粒子。 部分新粒子的实验发现年代图： （1）19世纪末，人们都认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子。 （2）随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子都不是由质子、中子、电子组成的，又发现质子、中子等本身也有自己的复杂结构。 2、发现新粒子： （1）新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子及以后的质量比质子的质量大的超子。 （2）粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的不同关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子。 （3）夸克模型的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克。夸克模型指出电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在分数电荷。 核心素养 素养落地要求 情境考向 对接高考题型 高频考向 物理观念 建立原子核的微观结构与相互作用观念；理解三种射线的本质、原子核衰变的核心规律，掌握核力、质量亏损、质能转化的物理内涵，区分核裂变与核聚变的能量释放本质，明确放射性现象的微观成因。 工业放射性探伤、医院放射治疗、考古碳 14 测年、核电站核反应堆、氢弹爆炸原理、食品辐照保鲜 选择题、多选题 三种射线的性质辨析、原子核衰变规律、质能关系与核能释放、核反应类型判断 科学思维 能运用质量数、电荷数守恒思想分析与配平核反应方程；利用半衰期的统计规律进行衰变时间、剩余质量的逻辑推理；通过比结合能曲线模型判断原子核的稳定性，能结合质能方程完成质量亏损与核能的定量计算。 α/β 衰变次数的推算、核反应方程的正误判断、质量亏损与核能的定量计算、比结合能与原子核稳定性的分析 选择题、计算题 核反应守恒规律的应用、核能的定量计算、半衰期的统计推理 科学探究 能结合实验现象区分三种射线的电离、穿透能力；能通过调研梳理核技术在工业、医疗、农业、能源领域的应用场景，归纳核技术的应用规律与安全要求；能分析核反应实验的现象与数据，总结原子核的变化规律。 威尔逊云室射线探测实验、核技术应用的社会调研、原子核衰变的模拟实验 实验填空题、简答题 实验现象的分析与解释、核技术应用的原理归纳、实验数据的处理与规律总结 科学态度与责任 认识原子核物理对现代能源、医疗、工业、国防科技的奠基价值；了解核辐射的危害与科学防护方法，树立安全、环保、合理利用核能的科学意识；体会科学家对原子核奥秘的探索历程，培养严谨求实的科学探究精神。 核电站的安全发电、核辐射的个人防护、医疗放射治疗的规范应用、核能的可持续发展、核废料的环保处理 情境化选择题 核能的应用与安全防护、核技术的社会价值、科学家的探索精神与科学态度 $