第三節(jié)

核反應(yīng)結(jié)合能教科版選擇性必修三第五章原子核與基本粒子一、核反應(yīng)（103頁(yè)）1、定義：2、核反應(yīng)方程式：用原子核的符號(hào)來(lái)表示核反應(yīng)過(guò)程的式子

原子核與原子核，或者原子核與其他粒子相互作用產(chǎn)生新核的過(guò)程。+→+粒子轟擊氮核→質(zhì)子形象記憶：α粒子將14個(gè)Ｎ（蛋），分給它的質(zhì)子（侄子）和氧子（養(yǎng)子）．3、常見(jiàn)的核反應(yīng)：①盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：（第一次實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變）②盧瑟福預(yù)言中子存在，查德威克發(fā)現(xiàn)中子：+→+粒子轟擊鈹核→中子形象記憶：α粒子喝了12碳（壇）Ｂe（?。┚啤劬永锓驄D發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子：4、寫(xiě)核反應(yīng)方程時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號(hào)連接，只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向． (2)核反應(yīng)方程應(yīng)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，不能憑空杜撰． (3)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過(guò)程中，一般會(huì)發(fā)生質(zhì)量的變化．【例3】完成下列各核反應(yīng)方程，并指出哪個(gè)核反應(yīng)是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子的．書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程四條重要原則(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；(2)中間用箭頭，不能寫(xiě)成等號(hào)；(3)能量守恒(中學(xué)階段不做要求)；(4)核反應(yīng)必須是實(shí)驗(yàn)中能夠發(fā)生的．5、核反應(yīng)的種類①衰變：指原子核自發(fā)發(fā)生變化的過(guò)程。

②人工轉(zhuǎn)變：在α粒子的轟擊下，產(chǎn)生新原子核的過(guò)程。

③重核裂變：重核分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的過(guò)程

④輕核聚變：輕原子核聚合成較重原子核的過(guò)程盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：

147N+42He→178O+11H查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：

94Be+42He→126C+10n【注意】核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)的區(qū)別：核反應(yīng)是原子核的變化，結(jié)果是產(chǎn)生了新的元素?；瘜W(xué)反應(yīng)是原子外層電子的得失，結(jié)果是生成了新的分子，并無(wú)新元素的產(chǎn)生。由于原子核的核子間存在強(qiáng)大的核力，所以將原子核拆散成核子，就需要克服核力做巨大的功（或者需要巨大的能量）。例如：用強(qiáng)大的γ光子（能量為2.22MeV)照射氘核，可以使它分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子。相反的過(guò)程，一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，要放出巨大的能量(能量為2.22MeV）。1、結(jié)合能（教材103頁(yè)）：

由分散的核子結(jié)合成原子核的過(guò)程中所釋放出的能量它也等于把原子核中的各個(gè)核子拆開(kāi)時(shí)克服核力所需做的功。2、比結(jié)合能（教材105頁(yè)）：（1）定義：結(jié)合能與核子數(shù)之比，也叫平均結(jié)合能。（2）平均結(jié)合能曲線：表示原子核平均結(jié)合能隨核子數(shù)變化情況的曲線二、原子核的結(jié)合能（3）平均結(jié)合能與原子穩(wěn)定性的關(guān)系：a.平均結(jié)合能的大小能夠反映核的穩(wěn)定程度，平均結(jié)合能越大，原子核就越難拆開(kāi)，表示該核就越穩(wěn)定。b.因?yàn)槠骄Y(jié)合能曲線中間高兩頭低，說(shuō)明核子數(shù)較小的輕核（A<40)與核子數(shù)較大的重核(A>120)，平均結(jié)合能較小，原子核不太穩(wěn)定；中等核子數(shù)的原子核（A=40~120)，平均結(jié)合能較大，原子核較穩(wěn)定。c.當(dāng)平均結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成平均結(jié)合能較大的原子核時(shí)，就可釋放核能?！纠?】下列關(guān)于結(jié)合能和平均結(jié)合能的說(shuō)法中，正確的有(

) A．核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能 B．平均結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大 C．重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結(jié)合能和平均結(jié)合能都大 D．中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和平均結(jié)合能均比輕核的要大D三、質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算物理學(xué)家研究質(zhì)子、中子和氘核之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)：中子（mn）質(zhì)子（mp）氘核（m）精確的計(jì)算表明氘核的質(zhì)量比中子和質(zhì)子的質(zhì)量之和要小一些．質(zhì)量虧損〓物體的能量和質(zhì)量之間是否存在著某種聯(lián)系？愛(ài)因斯坦物體的能量和質(zhì)量之間存在密切的聯(lián)系，他們的關(guān)系是：核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，要放出能量，大小為：質(zhì)能方程一定的質(zhì)量變化，對(duì)應(yīng)著一定的能量變化！??！E＝mc2【注意】質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度。所以質(zhì)量不是能量，能量也不是質(zhì)量，質(zhì)量不能轉(zhuǎn)化為能量，能量也不能轉(zhuǎn)化為質(zhì)量，。質(zhì)能方程表明：物體的能量跟它的質(zhì)量成正比。

物體質(zhì)量增加，則總能量隨之增加；質(zhì)量減少，總能量也隨之減少。1、愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：③公式中的m指的是物體的靜質(zhì)量。2、質(zhì)量虧損：

質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過(guò)程中以能量的形式輻射出去了．核反應(yīng)中的質(zhì)量減少

ΔE＝Δmc2（即核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量）3、核能的計(jì)算步驟：

（以釋放核能的核反應(yīng)為例）①寫(xiě)出正確的核反應(yīng)方程。②計(jì)算核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損△m。③根據(jù)質(zhì)能方程△E=△m·c2，計(jì)算核能。【補(bǔ)充】①單位換算關(guān)系：

1MeV=106eV1eV=1.6022×10-19J

1u（原子質(zhì)量單位）=1.6606×10-27kg②1u相當(dāng)于931.5MeV的能量【歸納】核能計(jì)算的兩種情況：若質(zhì)量虧損△m的單位是kg，則用△E=△m·c2直接計(jì)算。此時(shí)△E的單位是J；若質(zhì)量虧損△m的單位是u(原子質(zhì)量單位)，

則用“1u相當(dāng)于931.5MeV”進(jìn)行比例計(jì)算。此時(shí)△E的單位為Mev（教材P51）

A．X是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量 B．X是中子，該反應(yīng)釋放能量 C．X是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量 D．X是中子，該反應(yīng)吸收能量

B

答案吸收能量1.2MeV

解析反應(yīng)前總質(zhì)量：MN＋MHe＝18.01140u，

反應(yīng)后總質(zhì)量：MO＋MH＝18.01269u.

可以看出：反應(yīng)后總質(zhì)量增加，故該反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)．

吸收的能量利用ΔE＝Δmc2來(lái)計(jì)算，若反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量增加1u，就會(huì)吸收931.5MeV的能量，

故ΔE＝(18.01269－18.01140)×931.5MeV≈1.2MeV.【例3】為紀(jì)念愛(ài)因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005年定為國(guó)際物理年。對(duì)于愛(ài)因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2,下列說(shuō)法中不正確的是（）A.

表明物體具有的能量與質(zhì)量成正比C.一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出核能，表明此過(guò)程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損