《高中物理 第三章 原子核 第3節(jié) 放射性的應用、危害與防護 第4節(jié) 原子核的結合能課件 教科版選修35》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第三章 原子核 第3節(jié) 放射性的應用、危害與防護 第4節(jié) 原子核的結合能課件 教科版選修35（39頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、第第3節(jié)放射性的應用、危害與防護節(jié)放射性的應用、危害與防護第第4節(jié)原子核的結合能節(jié)原子核的結合能核心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練第第4節(jié)節(jié)課前自主學案課前自主學案課標定位課標定位1.了解放射性的應用、危害，知道如何防護放射了解放射性的應用、危害，知道如何防護放射性性2認識原子核的結合能，理解愛因斯坦的質能認識原子核的結合能，理解愛因斯坦的質能方程方程3能根據質量虧損利用質能方程計算結合能能根據質量虧損利用質能方程計算結合能課標定位課標定位課前自主學案課前自主學案一、放射性的應用一、放射性的應用1利用射線的特性利用射線的特性(1)利用利用射線電離放射源周圍
2、的空氣，或利用射線電離放射源周圍的空氣，或利用射線消除因摩擦而積累的靜電射線消除因摩擦而積累的靜電(2)利用利用射線測定薄物的厚度與密度射線測定薄物的厚度與密度(3)利用利用射線進行無損探傷，或者利用射線進行無損探傷，或者利用射線育射線育種、殺滅害蟲、保鮮食品、殺死癌細胞種、殺滅害蟲、保鮮食品、殺死癌細胞2把放射性同位素作為把放射性同位素作為_來了解機件來了解機件的磨損情況、對農作物合理施肥等的磨損情況、對農作物合理施肥等3利用衰變特性進行考古和探礦等利用衰變特性進行考古和探礦等示蹤原子示蹤原子二、放射性的危害與防護二、放射性的危害與防護1放射線的來源：放射線的來源：_和和_的的兩種兩種2放射
3、線的危害：對人體組織造成傷害，導致放射線的危害：對人體組織造成傷害，導致細胞損傷，破壞人體細胞損傷，破壞人體DNA的分子結構等的分子結構等3放射性防護的基本方法：放射性防護的基本方法：_防護、防護、_防護、防護、_防護、防護、_等等天然的天然的人工產生人工產生距離距離時間時間屏蔽屏蔽儀器監(jiān)測儀器監(jiān)測思考感悟思考感悟醫(yī)學上做射線治療用的放射性元素，應選半衰醫(yī)學上做射線治療用的放射性元素，應選半衰期長的還是短的？為什么？期長的還是短的？為什么？提示：提示：應選擇半衰期較短、衰變較快的放射性應選擇半衰期較短、衰變較快的放射性元素由于放射性同位素跟同種元素的非放射元素由于放射性同位素跟同種元素的非放射
4、性同位素具有相同的化學性質，故可作為示蹤性同位素具有相同的化學性質，故可作為示蹤原子但由于放射線對人體有傷害，一旦研究原子但由于放射線對人體有傷害，一旦研究結束，就希望放射性同位素放出的射線量大大結束，就希望放射性同位素放出的射線量大大減小，因此，應選擇半衰期較短、衰變較快的減小，因此，應選擇半衰期較短、衰變較快的放射性元素做示蹤原子放射性元素做示蹤原子釋放出的能量釋放出的能量三、原子核的結合能及其計算三、原子核的結合能及其計算1結合能：由分散的核子結合成原子核的過結合能：由分散的核子結合成原子核的過程中所程中所_稱為原子核的結合能，稱為原子核的結合能，它 也 等 于 把 原 子 核 中 的
5、各 個 核 子 拆 開 時它 也 等 于 把 原 子 核 中 的 各 個 核 子 拆 開 時_所需做的功所需做的功2結合能的計算結合能的計算(1)質量虧損：原子核的靜質量與構成它的所有質量虧損：原子核的靜質量與構成它的所有核子單獨存在的總靜質量的差核子單獨存在的總靜質量的差(2)愛因斯坦質能方程：愛因斯坦質能方程：_，由此式，由此式也可得出也可得出Emc2.克服核力克服核力Emc2四、比結合能曲線四、比結合能曲線平均結合能曲線平均結合能曲線圖圖331困難困難1比結合能越大，取出一個核子就越比結合能越大，取出一個核子就越_，核就越核就越_，比結合能是原子核穩(wěn)定程度的，比結合能是原子核穩(wěn)定程度的_
6、2曲線中間高兩頭低，說明中等原子核曲線中間高兩頭低，說明中等原子核(A40120)的比結合能最大，近似于一個常數的比結合能最大，近似于一個常數(8.6MeV)，表明中等核最，表明中等核最_3質量較大的重核質量較大的重核(A120)和質量較小的輕核和質量較小的輕核(A40)比結合能都比結合能都_，且輕核的比結合能，且輕核的比結合能還有些還有些_穩(wěn)定穩(wěn)定量度量度穩(wěn)定穩(wěn)定較小較小起伏起伏核心要點突破核心要點突破2結合能和比結合能結合能和比結合能由于核力的存在，核子結合成原子核時要放出由于核力的存在，核子結合成原子核時要放出一定的能量，原子核分解成核子時，要吸收同一定的能量，原子核分解成核子時，要吸收
7、同樣多的能量核反應中放出或吸收的能量稱為樣多的能量核反應中放出或吸收的能量稱為核結合能核結合能比結合能比結合能(又叫平均結合能又叫平均結合能)：原子核的結合能與：原子核的結合能與核子數之比比結合能越大，表示原子核中核核子數之比比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定3結合能與電離能結合能與電離能要使基態(tài)氫原子電離，也就是要從氫原子中把要使基態(tài)氫原子電離，也就是要從氫原子中把電子剝離，需要通過碰撞、施加電場、賦予光電子剝離，需要通過碰撞、施加電場、賦予光子等途徑讓它得到子等途徑讓它得到13.6eV的能量這個能量實的能量這個能量實際上就是電子與氫原子核的
8、結合能，不過通常際上就是電子與氫原子核的結合能，不過通常把它叫做氫原子的電離能，而結合能一詞只用把它叫做氫原子的電離能，而結合能一詞只用在原子核中在原子核中即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1對結合能、比結合能的認識，下列正確的對結合能、比結合能的認識，下列正確的是是()A一切原子核均具有結合能一切原子核均具有結合能B自由核子結合為原子核時，可能吸收能量自由核子結合為原子核時，可能吸收能量C結合能越大的原子核越穩(wěn)定結合能越大的原子核越穩(wěn)定D比結合能越大的原子核越穩(wěn)定比結合能越大的原子核越穩(wěn)定解析：解析：選選AD.由自由核子結合成原子核的過程由自由核子結合成原子核的過程中，
9、核力做正功，釋放出能量反之，將原子中，核力做正功，釋放出能量反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應的能量，核分開變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應的能量，該能量即為結合能，故該能量即為結合能，故A正確，正確，B錯誤；對核錯誤；對核子較多的原子核的結合能越大，但它的比結合子較多的原子核的結合能越大，但它的比結合能不一定大，比結合能的大小反映了原子核的能不一定大，比結合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故穩(wěn)定性，故C錯誤，錯誤，D正確正確二、質量虧損與核能的計算二、質量虧損與核能的計算1正確認識質量虧損正確認識質量虧損在談到結合能和質量虧損時，有的人誤認為，當核在談到結合能和質量虧損時，有的人誤認為，當
10、核子組成原子核時，有質量虧損，放出結合能的過程子組成原子核時，有質量虧損，放出結合能的過程中，是質量變成能量這是對質能方程的一種誤中，是質量變成能量這是對質能方程的一種誤解按相對論，物體的質量是與速度有關的量，當解按相對論，物體的質量是與速度有關的量，當物體的速度越大時，物體的質量越大物體運動時物體的速度越大時，物體的質量越大物體運動時的運動質量與物體靜止時的靜止質量間存在一定關的運動質量與物體靜止時的靜止質量間存在一定關系當物體以遠小于光速運動時，質量的這一變化系當物體以遠小于光速運動時，質量的這一變化很不明顯上述所說的質子、中子、原子核的質量很不明顯上述所說的質子、中子、原子核的質量都是指
11、靜質量質量虧損，是靜質量發(fā)生了變化都是指靜質量質量虧損，是靜質量發(fā)生了變化如一個質子和一個中子結合成氘核的這一過程中，如一個質子和一個中子結合成氘核的這一過程中，2.22MeV的能量是以輻射光子形式放出的，光子的能量是以輻射光子形式放出的，光子的靜質量為零，但這個光子的運動質量為：的靜質量為零，但這個光子的運動質量為：h/c2.由此可見，當計算進光子的質量后，雖說反應前由此可見，當計算進光子的質量后，雖說反應前后發(fā)生了質量虧損，這部分虧損恰好與光子的運后發(fā)生了質量虧損，這部分虧損恰好與光子的運動質量是相同的反應前后的質量仍是守恒量，動質量是相同的反應前后的質量仍是守恒量，質量虧損并非這部分質量
12、消失當然，也就不存質量虧損并非這部分質量消失當然，也就不存在質量轉變成能量的問題在質量轉變成能量的問題2核能的計算方法核能的計算方法核能的計算是原子物理的重要方面和高考的熱點核能的計算是原子物理的重要方面和高考的熱點問題，其基本方法是：問題，其基本方法是：(1)根據核反應方程，計算核反應前與核反應后的根據核反應方程，計算核反應前與核反應后的質量虧損質量虧損m.(2)根據愛因斯坦質能方程根據愛因斯坦質能方程Emc2或或Emc2計計算核能算核能(3)計算過程中計算過程中m的單位是千克，的單位是千克，E的單位是焦的單位是焦耳耳解析：解析：兩個中子和一個質子的總量是兩個中子和一個質子的總量是m12mn
13、mp3.0246u，mH3.0180umm1mH0.0066u而而1u相當于相當于931.5MeV,故故E0.0066931.5MeV6.15MeV.答案：答案：0.0066u6.15MeV課堂互動講練課堂互動講練放射性同位素的應用放射性同位素的應用用人工方法得到放射性同位素，這是一個用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現天然放射性同位素只不過很重要的發(fā)現天然放射性同位素只不過40幾幾種，而今天人工制造的放射性同位素已達種，而今天人工制造的放射性同位素已達1000多種，每種元素都有放射性同位素放射性同多種，每種元素都有放射性同位素放射性同位素在農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學研究的許多方面位素在
14、農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學研究的許多方面得到了廣泛的應用得到了廣泛的應用(1)帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失其原因是失其原因是()A射線的貫穿作用射線的貫穿作用B射線的電離作用射線的電離作用C射線的物理、化學作用射線的物理、化學作用D以上三個選項都不是以上三個選項都不是(2)圖圖332是工廠利用放射線自動控制鋁板厚是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖如工廠生產的是厚度為度的裝置示意圖如工廠生產的是厚度為1mm的鋁板，在的鋁板，在、三種射線中，你認為對鋁板三種射線中，你認為對鋁板的厚度起主要作用的是的厚度起主要作用的是_射線射線圖圖332(3)在
15、我國首先用人工方法合成牛胰島素時，需在我國首先用人工方法合成牛胰島素時，需要證明人工合成的牛胰島素結晶跟天然牛胰島要證明人工合成的牛胰島素結晶跟天然牛胰島素的結晶是同一種物質，為此曾采用放射性同素的結晶是同一種物質，為此曾采用放射性同位素位素14C作作_【精講精析】【精講精析】(1)選選B.因放射線的電離作用，因放射線的電離作用，空氣中與驗電器所帶電荷電性相反的離子與之空氣中與驗電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，從而使驗電器所帶電荷消失中和，從而使驗電器所帶電荷消失(2)射線穿透物質的本領弱，不能穿透厚度為射線穿透物質的本領弱，不能穿透厚度為1mm的鋁板，因而探測器不能探測，的鋁板，因而探測
16、器不能探測，射線穿透射線穿透物質的本領極強，穿透物質的本領極強，穿透1mm厚的鋁板和幾厚的鋁板和幾mm厚的鋁板打在探測器上很難分辨，厚的鋁板打在探測器上很難分辨，射線也能夠射線也能夠穿透穿透1mm甚至幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，甚至幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，穿透后穿透后射線的強度明顯不同，探測器容易分射線的強度明顯不同，探測器容易分辨辨(3)把摻入把摻入14C的人工合成的牛胰島素與天然牛胰島的人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素混合到一起，經過多次重新結晶后，得到了放射素混合到一起，經過多次重新結晶后，得到了放射性性14C分布均勻的牛胰島素結晶，這就證明了人工分布均勻的牛胰島素結晶，這就證明了人
17、工合成的牛胰島素與天然牛胰島素完全融為一體，它合成的牛胰島素與天然牛胰島素完全融為一體，它們是同一種物質這種把放射性同位素的原子摻到們是同一種物質這種把放射性同位素的原子摻到其他物質中去，讓它們一起運動、遷移，再用放射其他物質中去，讓它們一起運動、遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可以知道放射性原子通過性探測儀器進行追蹤，就可以知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里了，是怎樣分布的，從而可什么路徑，運動到哪里了，是怎樣分布的，從而可以了解某些不容易察明的情況或規(guī)律，人們把作這以了解某些不容易察明的情況或規(guī)律，人們把作這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子種用途的放射性同位素叫做示蹤原子【答案】【
18、答案】見精講精析見精講精析【題后反思】【題后反思】這是一道運用放射線的特性解這是一道運用放射線的特性解決實際問題的試題要求同學們對這三種射線決實際問題的試題要求同學們對這三種射線的穿透性有所了解，并具有一定的表達能的穿透性有所了解，并具有一定的表達能力放射源放出的三種射線的貫穿本領不同，力放射源放出的三種射線的貫穿本領不同，如果遮擋物的厚度不同，會引起貫穿后射線的如果遮擋物的厚度不同，會引起貫穿后射線的強度發(fā)生變化，利用這一特點，可實現自動控強度發(fā)生變化，利用這一特點，可實現自動控制制變式訓練變式訓練1在放射性同位素的應用中，下列做在放射性同位素的應用中，下列做法正確的是法正確的是()A應該用
19、應該用射線探測物體的厚度射線探測物體的厚度B應該用應該用粒子放射源制成粒子放射源制成“煙霧報警器煙霧報警器”C醫(yī)院在利用放射線診斷疾病時用半衰期較長醫(yī)院在利用放射線診斷疾病時用半衰期較長的放射性同位素的放射性同位素D放射育種利用放射育種利用射線照射種子使遺傳基因發(fā)射線照射種子使遺傳基因發(fā)生變異生變異解析：解析：選選D.由于由于粒子的穿透能力很弱，無法用粒子的穿透能力很弱，無法用其探測物體的厚度，故其探測物體的厚度，故A錯誤；煙霧報警器是利錯誤；煙霧報警器是利用射線的電離作用，而用射線的電離作用，而粒子的電離作用很弱，粒子的電離作用很弱，故故B錯誤；由于人體長期接觸放射性元素會影響錯誤；由于人體
20、長期接觸放射性元素會影響健康，因此診斷疾病時應該利用半衰期短的同健康，因此診斷疾病時應該利用半衰期短的同位素，故位素，故C錯誤；放射育種是利用錯誤；放射育種是利用射線照射種射線照射種子改變遺傳基因，故子改變遺傳基因，故D正確正確對質能方程的理解對質能方程的理解為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯合國將合國將2005年定為年定為“國際物理年國際物理年”對于愛因斯對于愛因斯坦提出的質能方程坦提出的質能方程Emc2，下列說法中不正確的，下列說法中不正確的是是()AEmc2表明物體具有的能量與其質量成正表明物體具有的能量與其質量成正比比B根據根據Emc2可以計算核反
21、應中釋放的核可以計算核反應中釋放的核能能C一個中子和一個質子結合成氘核時，釋放出一個中子和一個質子結合成氘核時，釋放出核能，表明此過程中出現了質量虧損核能，表明此過程中出現了質量虧損DEmc2中的中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能是發(fā)生核反應中釋放的核能【精講精析】【精講精析】Emc2中的中的E表示物體具有的總表示物體具有的總能量，能量，m表示物體的質量，故表示物體的質量，故A說法正確；對于說法正確；對于Emc2表示的意義是當物體的能量增加或減表示的意義是當物體的能量增加或減小小E時，它的質量也會相應地增加或減少時，它的質量也會相應地增加或減少m，故故B說法正確，只有當出現質量虧損時，才能釋說法正
22、確，只有當出現質量虧損時，才能釋放核能，故放核能，故C說法正確；公式說法正確；公式Emc2中，中，E的質的質量為量為m的物體所對應的能量，而非核反應中釋放的物體所對應的能量，而非核反應中釋放的能量，的能量，D錯誤，故選錯誤，故選D.【答案】【答案】D變式訓練變式訓練2關于質能方程，下列哪些說法是正關于質能方程，下列哪些說法是正確的確的()A質量減少，能量就會增加，在一定條件下質質量減少，能量就會增加，在一定條件下質量轉化為能量量轉化為能量B物體獲得一定的能量，它的質量也相應地增物體獲得一定的能量，它的質量也相應地增加一定值加一定值C物體一定有質量，但不一定有能量，所以質物體一定有質量，但不一定
23、有能量，所以質能方程僅是某種特殊條件下的數量關系能方程僅是某種特殊條件下的數量關系D某一定量的質量總是與一定量的能量相聯系某一定量的質量總是與一定量的能量相聯系的的解析：解析：選選BD.質能方程質能方程Emc2表明某一定量的表明某一定量的質量與一定量的能量是相聯系的，當物體獲得質量與一定量的能量是相聯系的，當物體獲得一定的能量，即能量增加某一定值時，它的質一定的能量，即能量增加某一定值時，它的質量也相應增加一定值，并可根據量也相應增加一定值，并可根據Emc2進行進行計算，所以計算，所以B、D正確正確核能的計算核能的計算【思路點撥思路點撥】解答本題的前提是首先必須判斷解答本題的前提是首先必須判斷
24、核反應過程中，反應前后質量是增加還是減少，核反應過程中，反應前后質量是增加還是減少，再根據質能方程進行計算再根據質能方程進行計算【自主解答自主解答】反應前總質量反應前總質量MNMHe18.01140u，反應后總質量反應后總質量MOMH18.01305u，可以看出，反應后總質量增加，故該反應是吸收可以看出，反應后總質量增加，故該反應是吸收能量的反應能量的反應【答案】【答案】吸收能量吸收能量1.5MeV吸收的能量利用吸收的能量利用Emc2來計算，若反應過程來計算，若反應過程中質量虧損中質量虧損1u，就會釋放，就會釋放931.5MeV的能量，故的能量，故：E(18.0130518.01140)931.5MeV1.5MeV.變式訓練變式訓練3質子、中子和氦核的質量分別為質子、中子和氦核的質量分別為m1、m2和和m3，真空中的光速為，真空中的光速為c，當質子和中子結合，當質子和中子結合成氦核時，釋放的能量是成氦核時，釋放的能量是()A(2m12m2)c2Bm3c2C(m32m12m2)c2D(2m12m2m3)c2解析：解析：選選D.氦核由兩個質子和兩個中子結合而氦核由兩個質子和兩個中子結合而成，結合時總質量減小，質量虧損成，結合時總質量減小，質量虧損m(2m12m2m3)釋放的能量為：釋放的能量為：E(2m12m2m3)c2.
高中物理 第三章 原子核 第3節(jié) 放射性的應用、危害與防護 第4節(jié) 原子核的結合能課件 教科版選修35
