高三《原子核》教学案(三).docVIP

第二十二章《原子核》 课题三 放射性的应用与防护 核反应 核能 制订人 殷裕华 审核人 张松 【教学目标】1、知道放射性同位素及其各方面的应用 2、了解放射性污染和防护的基本常识 3、知道原子核的人工转变及其核反应的质量亏损 4、理解核能的概念，知道爱因斯坦质能方程 【教学重点】1、放射性的应用与防护 2、核能 爱因斯坦质能方程 【教学难点】质量亏损和爱因斯坦质能方程的理解 【授课时数】3课时 【教学过程】 ［预习导读］ 【知识要点】○、复习引入 复习提问1：根据你的理解，核反应和化学反应的区别有哪些？ ☆学生：区别体现在三个方面，即①速度②状态条件③可逆与否 复习提问2：经过6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的元素，这种新元素的质量数为 ，有 个质子，有 个中子。 ☆学生：计算、答问…（答案：208 ；82 ；126） 引入：我们研究放射性、研究核反应，有什么意义呢？ 一、放射性的应用 1、放射性的应用 a、利用放射线的贯穿本领或电离作用 ①γ射线探伤：利用γ射线“透视”金属内部，看是否存在砂眼、裂纹； ②培养（农作物）优良品种：通过放射线照射，可以对生物体内DNA进行诱变； ③放射性治疗癌症：放射线可以杀伤癌细胞；→放疗 ④消除静电：利用射线的电离作用。 b、作为示踪原子 放射性同位素的化学性质不变，但带有“放射性标记”。 ①掺入肥料中，检查农作物对肥料的吸收状况； ②检查地下输油管的破损位置。 2、放射性物质的来源 a、天然的。不超过40种，基本上是重金属。 b、人工的。达1000余种 优点：放射强度易控制，可以制成各种化合物；半衰期较短，反应废料易控制。 *1934年，约里奥·居里和居里夫妇首先发现了放射性同位素，方程为—— +→+，而就是一种放射性同位素，一般的衰变方程为→+ 。其中为电子的反粒子，叫正电子，因此，约里奥也是历史上首先发现正电子的科学家。 二、放射性的污染和防护 1、对生物体的危害：穿透力；基因突变 2、对环境的危害：废料污染；基因突变会最终破坏生态平衡 3、防护措施：封存、深埋。 三、核反应→原子核的人工转变 1、核反应：原子核在其他粒子轰击下产生新核的过程 两个典型的人工转变 质子的发现； 中子的发现。 2、核反应的特点、规律 规律：反应中质量数、电荷数守恒 （与衰变相同） 特点：反应可以控制 （与衰变不同） 四、质能方程 提问：观察核反应方程→+ ，为什么方程两边用箭头连接而不用等号？核反应的质量严格相等吗？ ☆学生：正是因为质量不严格相等。 1、质量亏损 核反应过程中，反应后的质量之和一般会小于反应前的质量之和。 2、质能方程 爱因斯坦认为，质量的亏损是以能量的形式辐射出去了。而辐射出去的能量正是核反应前、后原子核能的差值。 a、核能：与核反应相联系的一种能量（理解：克服核力做功需要的能量），只有在核反应中才能体现，是一种非常规能源。 b、核能与核子质量的关系：E = mC2 c、核反应过程释放的能量：ΔE = ΔmC2 例题：计算一个中子核一个质子结合成氘核时释放的能量。 ★解：按部就班解…ΔE = 2.2MeV 附加：如果要生成2g（1mol）的氘，它释放的核能是多少？与常规能源对比，这是一个什么概念呢？ 解：ΔE′ = NAΔE = 1.32×1030eV = 2.11×1011J 煤炭的燃烧值约为3.28×107J/kg ，ΔE′相当于6.43×103kg ，即6.43吨煤炭完全燃烧！ 五、小结 通过本节的学习，我们事实上已经更加丰富地了解了核反应的特点。 至于核能的概念，以及它与质量的联系方程，这是一个全新的规律，涉及到一个观念更新的难度，因为站在传统的守恒立场去看，好象是不可思议的。但是，如果用相对论的观点去看，却并不矛盾，因为光子是有质量的… 从此，我们应该形成一个观点，能量和场一样，也是一种物质，因此，质能守恒事实上就是广义的物质守恒。 【学法指导】求解释放能量的一种方法：即利用1u相当于931.5Mev 【疑难辩析】 【典型例析】 【例1】．在计算核子和原子核的质量时，以u为单位比较方便，关于u下列说法中正确的是[ ] 　　A．1u≈1.66×10-27kg 　　 B．1u等于碳质量的1/12 　　C．1u相当于931.5MeV能量 　　D．u表示一个核子的质量 【例2】．一原子质量单位为u千克，且已知1u=931.5Mev，c为真空中光速，当质量分别为m1、m2千克的两种原子核结合成质量为M千克的新原子核时，释放出的能量是[CD] 　　A．（M－m1－m2）c2J 　　B．（m1＋m2－M）×931.5J