高中物理总复习选修

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1、会计学1高中物理总复习选修高中物理总复习选修模块3-5考纲要求主主 题题内内 容容要求要求说明说明碰撞碰撞动量动量守恒守恒动量、动量守恒定律及其应用动量、动量守恒定律及其应用只限于一只限于一维，动量维，动量守恒定律守恒定律只要求简只要求简单应用单应用弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞实验实验与探与探究究实验：验证动量守恒定律实验：验证动量守恒定律第1页/共55页主主 题题内内 容容要求要求说明说明原子原子结构结构与原与原子核子核 氢原子光谱氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式氢原子的能级结构、能级公式原子核的组成、放射性、原子核原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期的衰变、半衰期放射

2、性同位素放射性同位素核力、核反应方程核力、核反应方程结合能、质量亏损结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应裂变反应和聚变反应、裂变反应堆。堆。 放射性的防护放射性的防护 第2页/共55页第3页/共55页一、动量：一、动量：1、定义：、定义：物体的质量m和速度v的乘积。 定义式为：p=mv动量是描述物体运动状态的一个状态量，它动量是描述物体运动状态的一个状态量，它与时刻相对应。与时刻相对应。动量是矢量，它的方向和速度的方向相同。动量是矢量，它的方向和速度的方向相同。讨论：动量的瞬时性讨论：动量的瞬时性动量的相对性动量的相对性单位单位kgm/s(4)动量的变化量动量的变化量:运算应用平行四边

3、形定则运算应用平行四边形定则.如果运动变化在如果运动变化在同一直线，那么选定一个正方向，动量变化运同一直线，那么选定一个正方向，动量变化运算便简化为代数运算：算便简化为代数运算：p=p2-p1=mv2-mv1.第4页/共55页例例1:一质点在水平面内以速度一质点在水平面内以速度v做匀速圆周运动，做匀速圆周运动，质点从位置质点从位置A开始，经开始，经1/2圆周，质点的动量变圆周，质点的动量变化是多少化是多少?经过经过1/4圆周圆周,动量变化又是多少动量变化又是多少?例例2、以初速度、以初速度v0平抛一个质量为平抛一个质量为m的物体，的物体，t 秒内物体的动量变化是多少？秒内物体的动量变化是多少？

4、第5页/共55页 1 1、内容：相互作用的几个物体组成的系统，、内容：相互作用的几个物体组成的系统，如果不受外力作用，或它们受到的外力之和为如果不受外力作用，或它们受到的外力之和为零，则系统的总动量保持不变零，则系统的总动量保持不变. .二、动量守恒定律的理解：二、动量守恒定律的理解：（3）动量守恒是矢量式，根据考纲，动量守恒定律动量守恒是矢量式，根据考纲，动量守恒定律应用只限于一维情况应用只限于一维情况. .应用时，先选定正方向，而后将应用时，先选定正方向，而后将矢量式化为代数式矢量式化为代数式. .（1）动量守恒定律的研究对象是动量守恒定律的研究对象是系统系统.（2）系统系统“总动量不变总

5、动量不变”不仅是系统初、末两个时刻不仅是系统初、末两个时刻总动量相等，而且是指系统在整个过程中任意两个时刻总动量相等，而且是指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等的总动量都相等.第6页/共55页C C、 系统某一方向不受外力或所受外力的矢量系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零，或外力远小于内力，则该方向动量守和为零，或外力远小于内力，则该方向动量守恒（分动量守恒）恒（分动量守恒）. .2、守恒条件、守恒条件（1）总的规则：总的规则：内力不改变系统的总动量，内力不改变系统的总动量，外力才能改变系统的总动量。外力才能改变系统的总动量。（2）分类分析：分类分析：A、系统不受外力或所受外力

6、的矢量和为、系统不受外力或所受外力的矢量和为0.理想守恒条件B、 系统所受外力远小于内力。系统所受外力远小于内力。近似守恒如：碰撞或爆炸瞬间，外力可以忽略不计。如：碰撞或爆炸瞬间，外力可以忽略不计。第7页/共55页3、表达形式、表达形式（1）p=p（系统相互作用前总动量（系统相互作用前总动量p等于相互等于相互 作用后作用后 总动量总动量p）；）；（2）=0(系统总动量的增量等于系统总动量的增量等于0)； （3）1= -2（两个物体组成的系统中，（两个物体组成的系统中， 各自动量增量大小相等、方向相反）各自动量增量大小相等、方向相反）a.m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 (适用于作用前适用

7、于作用前 后都运动的两个物体组成的系统后都运动的两个物体组成的系统).b.0= m1v1+ m2v2（适用于原来静止的两个物体（适用于原来静止的两个物体 组成的系统，比如爆炸、反冲、人船模型等，组成的系统，比如爆炸、反冲、人船模型等，两者速率及位移大小与各自质量成反比）两者速率及位移大小与各自质量成反比）.c. m1v1+ m2v2 =(m1+m2)v（适用于两物体作用（适用于两物体作用 后结合在一起或具有共同速度的情况）后结合在一起或具有共同速度的情况）第8页/共55页4、 应用动量守恒定律的注意点：(1) 注意动量守恒定律的适用条件，(2) 特别注意动量守恒定律的矢量性：要规定正方向，已知

8、量跟规定正方向相同的为正值，相反的为负值，求出的未知量是正值，则跟规定正方向相同，求出的未知量是负值，则跟规定正方向相反。(3) 注意速度的同时性和同一性。 同时性指的是公式中的v1 、v2必须是相互作用前同一时刻的速度，v1 、v2必须是相互作用后同一时刻的速度。 同一性指的是公式中的所有速度都是相对于同一参考系的速度，一般以地面为参考系。第9页/共55页例例1：质量为：质量为M的小船以速度的小船以速度V0行驶，船上有两个质行驶，船上有两个质量皆为量皆为m的小孩的小孩a和和b，分别静止站在船头和船尾，分别静止站在船头和船尾，现小孩现小孩a沿水平方向以速率（相对于静止水面）向前沿水平方向以速率

9、（相对于静止水面）向前跃入水中，然后小孩跃入水中，然后小孩b沿水平方向以同一速率（相对沿水平方向以同一速率（相对于静止水面）向后跃入水中于静止水面）向后跃入水中.求小孩求小孩b跃出后小船的跃出后小船的速度速度? 解：设小孩b 跃出后小船向前行驶的速度为V，根据动量守恒定律，有 1)2(0mmMVVmM 2)21 (0VMmV解得第10页/共55页 火车机车拉着一列车厢以火车机车拉着一列车厢以v v0 0速度在平直轨速度在平直轨道上匀速前进，在某一时刻，最后一节质量为道上匀速前进，在某一时刻，最后一节质量为m的的车厢与前面的列车脱钩，脱钩后该车厢在轨道上滑车厢与前面的列车脱钩，脱钩后该车厢在轨道

10、上滑行一段距离后停止，机车和前面车厢的总质量行一段距离后停止，机车和前面车厢的总质量M不不变设机车牵引力不变，列车所受运动阻力与其重力变设机车牵引力不变，列车所受运动阻力与其重力成正比，与其速度无关。则当脱离了列车的最后一成正比，与其速度无关。则当脱离了列车的最后一节车厢停止运动的瞬间，前面机车和列车的速度大节车厢停止运动的瞬间，前面机车和列车的速度大小等于小等于 。解：由于系统(mM)的合外力始终为0，由动量守恒定律 (mM)v0=MVV= (mM)v0/M(mM)v0/M第11页/共55页 有一质量为m20kg的物体，以水平速度v5m/s的速度滑上静止在光滑水平面上的小车，小车质量为M80

11、kg，物体在小车上滑行距离L 4m后相对小车静止。求：（1）物体与小车间的滑动摩擦系数。（2）物体相对小车滑行的时间内，小车在地面上运动的距离。解：画出运动示意图如图示vmMVmMLS由动量守恒定律（m+M)V=mvV=1m/s由能量守恒定律 mg L = 1/2 mv2 - 1/2（m+M)V2= 0.25对小车 mg S =1/2MV2 S=0.8m第12页/共55页练习练习1.1.质量为质量为M M的原子核，原来处于静止状态，当它以速的原子核，原来处于静止状态，当它以速度度v v放出一个质量为放出一个质量为m m的粒子时，剩余部分速度是（的粒子时，剩余部分速度是（ ） A.mv/(M-m

12、) B.-mv/(M-m)A.mv/(M-m) B.-mv/(M-m) C.mv/(M+m) D.-mv/(M+m) C.mv/(M+m) D.-mv/(M+m)B2.2.总质量为总质量为M M的列车以匀速率的列车以匀速率v v0 0在平直的轨道上行驶，在平直的轨道上行驶，各车厢受的阻力都是车重的各车厢受的阻力都是车重的k k倍，与车速无关倍，与车速无关. .某时刻某时刻列车后面重量为列车后面重量为m m的车厢脱了钩而机车的牵引力未变，的车厢脱了钩而机车的牵引力未变，问脱钩的车厢刚停下的瞬间，前面列车的速度为多少？问脱钩的车厢刚停下的瞬间，前面列车的速度为多少？第13页/共55页3.3.把一支

13、枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪沿水平方向发射一颗子弹，关于枪、弹、车，面上，枪沿水平方向发射一颗子弹，关于枪、弹、车，下列说法正确的是下列说法正确的是( )( ) A. A.枪和弹组成的系统动量守恒枪和弹组成的系统动量守恒 B. B.枪和车组成的系统动量守恒枪和车组成的系统动量守恒 C. C.枪、弹、车三者组成的系统，因为枪弹和枪筒之间枪、弹、车三者组成的系统，因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可以忽略不计，的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可以忽略不计，系统动量近似守恒系统动量近似守恒. . D. D.三者

14、组成的系统动量守恒，因为系统只受重力和地三者组成的系统动量守恒，因为系统只受重力和地面的支持力这两个力作用，这两个力的和为零面的支持力这两个力作用，这两个力的和为零. .D第14页/共55页4.4.如图所示，在光滑水平面上放置如图所示，在光滑水平面上放置A A、B B两个物体，两个物体，其中其中B B物体与一个质量不计的弹簧相连且静止在水物体与一个质量不计的弹簧相连且静止在水平面上，平面上，A A物体质量是物体质量是m m，以速度，以速度v v0 0逼近物体逼近物体B B，并，并开始压缩弹簧，在弹簧被压缩过程中开始压缩弹簧，在弹簧被压缩过程中( )( )D A.在任意时刻，在任意时刻，A、B组

15、成的系统动量相等，都是组成的系统动量相等，都是 mv0 B.任意一段时间内，两物体所受冲量大小相等任意一段时间内，两物体所受冲量大小相等. C.在把弹簧压缩到最短过程中，在把弹簧压缩到最短过程中，A物体动量减少，物体动量减少， B物体动量增加物体动量增加. D.当弹簧压缩量最大时，当弹簧压缩量最大时，A、B两物体的速度大小相等两物体的速度大小相等第15页/共55页第16页/共55页一、碰撞：一、碰撞：1、定义：两个物体在极短时间内发生相互、定义：两个物体在极短时间内发生相互作用，这种情况称为碰撞作用，这种情况称为碰撞。2、特点：、特点：3、分类：、分类：由于作用时间极短，一般都满足内力远由于作

16、用时间极短，一般都满足内力远大于外力，所以可以认为系统的动量守恒。大于外力，所以可以认为系统的动量守恒。弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。碰撞三种。4、过程分析：、过程分析：第17页/共55页V1两者速度两者速度相同相同v弹簧恢复原长弹簧恢复原长地面光滑，系统在全过程中动量守恒，进行地面光滑，系统在全过程中动量守恒，进行机械能的变化分析？机械能的变化分析？第18页/共55页系统 动能减少全部转化为弹性势能 动能减少，弹性势能增加。动能减少，弹性势能增加。状态 动能最小而弹性势能最大 状态 弹性势能减少全部转化为动能 因此、状态系统动能相等 这种碰撞叫做弹

17、性碰撞 （2）弹簧不是完全弹性的 系统动能减少，一部分转化为弹性势能，一部分转化为内能，状态系统动能仍和相同，弹性势能仍最大，但比小；弹性势能减少，部分转化为动能，部分转化为内能；因为全过程系统动能有损失（一部分动能转化为内能）。这种碰撞叫非弹性碰撞。（1）弹簧是完全弹性的 第19页/共55页（3）弹簧完全没有弹性。 系统动能减少全部转化为内能，系统动能减少全部转化为内能，状态系统动能仍状态系统动能仍和和相同，但没有弹性势能；由于没有弹性，相同，但没有弹性势能；由于没有弹性，A、B不再分开，不再分开，而是共同运动，不再有而是共同运动，不再有过程。这种碰撞叫完全非弹性过程。这种碰撞叫完全非弹性碰

18、撞。碰撞。（一）弹性碰撞（一）弹性碰撞特点：特点：碰撞过程中，动量守恒，机械能守恒。碰撞过程中，动量守恒，机械能守恒。两个方程：两个方程：2 222 112222112211221121212121vmvmvmvmvmvmvmvm121121212112,vmmmvvmmmmv解得：解得：第20页/共55页讨论： 021120212112VmmmVVmmmmV1. 若 m1 = m20102VVV质量相等的两物体弹性碰撞后交换速度2. 若 m1 m202012VVVV第21页/共55页例例1、质量相等的、质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同两球在光滑水平面上沿同一直线，同一方向运动，一直线，

19、同一方向运动，A球动量为球动量为7kgm/s，B球的动量为球的动量为5kgm/s，当，当A球追上球追上B球时发生碰撞，球时发生碰撞，则碰后则碰后A、B两球的动量两球的动量PA、PB可能值是可能值是（）A、PA=6kgm/sPB=6kgm/sB、PA=3kgm/sPB=9kgm/sC、PA=-2kgm/sPB=14kgm/sD、PA=-4kgm/sPB=17kgm/sA碰前、碰后两个物体的位置关系（不穿越）碰前、碰后两个物体的位置关系（不穿越）和速度大小应保证其顺序合理。和速度大小应保证其顺序合理。方法归纳：方法归纳：碰撞中系统动量守恒；碰撞过程中系统动能不增加；第22页/共55页（二）完全非弹

20、性碰撞（二）完全非弹性碰撞特点：碰撞后二者合二为一，或者说具有相同的速度。特点：碰撞后二者合二为一，或者说具有相同的速度。动量守恒，机械能损失最多。动量守恒，机械能损失最多。(三三)非弹性碰撞非弹性碰撞介于两者之间。动量守恒，机械能有损失。介于两者之间。动量守恒，机械能有损失。二、动量守恒定律实验二、动量守恒定律实验第23页/共55页实验原理1 1、两小球在水平方向发生正碰、两小球在水平方向发生正碰, ,水水平方向合外力为零平方向合外力为零, ,动量守恒。动量守恒。m mA Av vA A=m=mA Av vA A+m+mB Bv vB B2 2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。、本实验

21、在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作两小球碰撞后均作平抛运动平抛运动, ,用用水平射程间接表水平射程间接表示小球平抛的初速度示小球平抛的初速度：OP-mOP-mA A以以v vA A平抛时的水平射程平抛时的水平射程OM-mOM-mA A以以v vA A平抛时的水平射程平抛时的水平射程O ON-mN-mB B以以v vB B平抛时的水平射程平抛时的水平射程验证的表达式：验证的表达式：m mA AOP=mOP=mA AOM+mOM+mB BO ON N等效替换等效替换的思想的思想第24页/共55页实验步骤、先先用用天平测量天平测量出两个小球的质量出两个小球的质量m mA A、m mB

22、B。 、安装好实验装置、安装好实验装置, ,注意使实验器注意使实验器的的斜槽末端点斜槽末端点的的切线水平切线水平。 把被碰把被碰球放在斜槽前的支柱上球放在斜槽前的支柱上, ,调节实验装调节实验装置使置使两球处于同一高度两球处于同一高度, ,且两球的球且两球的球心和槽轴线在一直线上心和槽轴线在一直线上, ,两球心间的两球心间的距离即为槽和支柱间的距离。垫木距离即为槽和支柱间的距离。垫木板和白纸时板和白纸时, ,要使木板水平。准确地要使木板水平。准确地标绘出槽口中心的竖直投影点标绘出槽口中心的竖直投影点O O。 、先不放被碰球、先不放被碰球B,B,让入射球让入射球A A从斜槽从斜槽上同一高度处滚下

23、上同一高度处滚下, ,重复重复3 35 5次次, ,用圆规用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面在里面, ,该小圆的圆心该小圆的圆心, ,就是入射球的落就是入射球的落地点地点P P。 平均处理的平均处理的思想方法思想方法第25页/共55页 实验步骤、过、过O O、N N在纸上作直线在纸上作直线, ,取取OOOO2r,O2r,O即为被即为被碰球被碰时球心投影位置。碰球被碰时球心投影位置。 、用刻度尺量、用刻度尺量OMOM、OPOP、ONON的长度。把两小球的的长度。把两小球的质量和相应的质量和相应的“速度数值速度数值代入表达式看是否成立代入表达式看是否成

24、立: : 、整理实验器材，放回原处。、整理实验器材，放回原处。 、把被碰小球、把被碰小球B B放在支柱上放在支柱上, ,让入射小球让入射小球A A从从同一同一高度滚下高度滚下, ,使它们发生正碰使它们发生正碰,重复重复3 35 5次次, ,仿步骤仿步骤, ,求出入射小球求出入射小球A A的的平均落点平均落点M M和被碰小球和被碰小球B B的的平平均落点均落点N N。 验证的表达式：验证的表达式：m mA AOP=mOP=mA AOM+mOM+mB BO ON N第26页/共55页注意事项、斜槽末端要切线要水平、斜槽末端要切线要水平; ; 、每次小球下滑要从同一高度处由静止开始、每次小球下滑要从

25、同一高度处由静止开始; ; 、要保证对心碰撞、要保证对心碰撞, ,先调高低先调高低, ,再调远近再调远近, ,最最后调左右后调左右; ; 、小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的、小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面圆把所有的小球落点都圈在里面, ,该小圆的圆该小圆的圆心即为小球的平均落点心即为小球的平均落点 。 、入射小球的质量、入射小球的质量m mA A和被碰小球的质量和被碰小球的质量m mB B的的大小关系是大小关系是m mA AmmB B。 第27页/共55页氢光谱0.41010.65620.48610.4340m第28页/共55页原子（是最小微粒吗？）原子（

26、是最小微粒吗？）汤姆生汤姆生研究阴极射线研究阴极射线汤姆生发现电子汤姆生发现电子卢瑟福卢瑟福粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福提出原子核式结构卢瑟福提出原子核式结构波尔波尔氢原子光谱不连氢原子光谱不连续性续性波尔提出原子能级结构波尔提出原子能级结构粒子散射实验：（ 粒子轰击金箔）现象： 绝大多数粒子穿过金箔仍沿原方向前进 有少数粒子发生较大偏转 有极少数粒子偏转超过90 甚至达到180原子核式结构：原子核式结构： 原子核几乎集中了原子的全部质量，但核的原子核几乎集中了原子的全部质量，但核的半径是原子半径的万分之一半径是原子半径的万分之一第29页/共55页1 1、在原子中心有很小的核、在原子中心有很

27、小的核( (称为原子核称为原子核) )， 核外有电子绕核高速旋转。核外有电子绕核高速旋转。2 2、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中 在原子核里。在原子核里。3、原子核的大小：原子半径数量级为原子半径数量级为10101010m, , 原子核大小数量级为原子核大小数量级为10101414m一、原子的核式结构：一、原子的核式结构：卢瑟福卢瑟福原子核具有复杂结构原子核具有复杂结构天然放射现象天然放射现象第30页/共55页二、玻尔的原子模型二、玻尔的原子模型玻玻尔尔模模型型定态假说定态假说原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态。轨道假说轨道假说原

28、子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。因定态不连续，所以电子可能轨道分布也是不连续的。跃迁假说跃迁假说原子从一种定态跃迁到另一定态时,要辐射（或吸收）一定频率的光子,光子能量等于两定态的能量差。nmEEh 高能高能级级低能低能级级放出光子放出光子吸收能量吸收能量第31页/共55页三、能级：三、能级：1. 原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。2. 基态和激发态：能量最低的状态（对应n=1）叫做基态，其它状态（对应n=2、3、4）叫做激发态。3. 能级公式)( eV.EnEEn6131214. 能级图 第32页/共55页-0.851234n5-3.4-1.51-0.540

29、E/eV-13.6)( eV.EnEEn613121第33页/共55页 玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成且预言了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了量子化的观点；但是，在功之处在于引进了量子化的观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了很大的困难，因解释其它原子光谱时遇到了很大的困难，因为玻尔理论过多地保留了经典理论。为玻尔理论过多地保留了经典理论。 牛顿力学只适用于低速运动（相对于光牛顿力学只适用于低速运动（相对于光速）的宏观物体，对于微观粒子的运动，牛速）的宏观物体，对于微观粒子的运动，牛顿力学不适用了。顿力学

30、不适用了。四、玻尔理论的局限性：第34页/共55页 例1、如图给出氢原子最低的四个能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有种，其中最小的频率等于赫（保留两个数字）。h=6.631034JSE（eV）3.42 21.513 30.854 413.61 1n624Cn nmEEh hEE3434191063. 6106 . 166. 0Hz14106 . 11.61014第35页/共55页 例例2、欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行、欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是：的是： （ ） A. 用用10.2eV的光子照射的光子照射. B. 用用11.5 eV的光子照射的光

31、子照射. C. 用用14 eV的光子照射的光子照射. D. 用用11.5 eV的电子碰撞的电子碰撞. E. 用用10 eV的电子碰撞的电子碰撞.提示：原子的跃迁公式只适用于光子和原子作用而 使原子在各定态之间跃迁的情况;A C D 光子和原子作用而使原子电离时则不受此条件的限制 实物粒子与原子相互作用而使原子激发时，粒子的能量也不受上述条件的限制。E（eV）3.42 21.513 30.854 413.61 1n第36页/共55页 例3、 处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时， 只发射波长为 的三种单色光，且 ，则照射光的波长为( )212132323211.DCBA321、3211.51

32、3.4E（eV）2 23 313.61 1n132 D第37页/共55页例4、根据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到内层轨道后（ ）A.原子的能量增加，电子的动能减小B.原子的能量增加，电子的动能增加C.原子的能量减少，电子的动能减小D.原子的能量减少，电子的动能增加 D)( eV.EnEEn613121原子的能量等于电子动能加上电势能，其原子的能量等于电子动能加上电势能，其形式可与形式可与天体运动天体运动进行类比。进行类比。第38页/共55页第39页/共55页1 1、原子核的人工转变、原子核的人工转变发现质子发现质子)卢瑟福( 1117842147HOHeN发现中子发现中子)( 1012642

33、94查得威克nCHeBe2 2、原子核的组成：、原子核的组成： 质子中子质子中子 （质子和中子统称为核子）（质子和中子统称为核子）一、原子核的组成eSiPnPHeAl01301430151030154227133、人工放射性同位素的发现：约里奥.居里夫妇用粒子铝箔，发现放射性同位素第40页/共55页二、天然放射现象 1 1、天然放射现象天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象：某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。2 2、三种射线三种射线3.三种射线的来源： 粒子是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出。粒子是原子核

34、内的中子转化成质子时放出的。射线经常是伴随射线和射线产生的。实质实质速度速度v质量质量m贯穿性贯穿性电离性电离性射线射线氦核流氦核流c/104mH较弱较弱最强最强射线射线电子流电子流cmH/2000较强较强较强较强射线射线光子流光子流c0最强最强较弱较弱第41页/共55页三、衰变原子核放出射线后变成新的原子核原子核放出射线后变成新的原子核1. 1. 衰变规律衰变规律衰变HeYXAZAZ4242质量数-4,电荷数-2 衰变eYXAZAZ011质量数不变,电荷数+1 原子核衰变时电荷数和质量都守恒。2.2.半衰期半衰期 T： 放射性元素的原子核有半数发生衰变 所需的时间。半衰期短的元素衰变得快，放

35、射性较强半衰期短的元素衰变得快，放射性较强半衰期只与元素本身有关半衰期只与元素本身有关, ,与所处的物理、化学与所处的物理、化学 状态及周围环境、温度等都无关。状态及周围环境、温度等都无关。TtNN)21(0Ttmm)21(0第42页/共55页衰变图象半衰期是一种统计规律，对大量原子满足，半衰期是一种统计规律，对大量原子满足，对少数几个原子不满足。对少数几个原子不满足。第43页/共55页四、放射性同位素1、具有放射性的同位素，叫放射性同位素。、具有放射性的同位素，叫放射性同位素。2、放射性同位素的原子核不稳定，能自发、放射性同位素的原子核不稳定，能自发地放出地放出射线、射线、射线和射线和射线而

36、衰变。射线而衰变。 3、应用、应用 ：一是利用它产生的射线，：一是利用它产生的射线， 二是作为示踪原子。二是作为示踪原子。 第44页/共55页 例1、放射性原子核 经过一系列的衰变和衰变后成新原子核 ,其中经衰变的次数为n=_, 衰变的次数n=_ 。U2 23 38 89 92 2Pb2 20 06 68 82 2分析：写出核反应方程式如下，PbeyHexU20682014223892)()(86例2、关于元素放射性的半衰期下述正确的( ) A.放射性试样的总质量减半所需的时间B.放射性核的个数衰减到一半所需的时间C.加温,加压时半衰期不变D.与其它物质组成化合物时半衰期将变化B C第45页/

37、共55页例3、在中子、质子、电子、正电子、粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上:_126429423491234902349023892CHeBePaThThUHe42粒子e01电子n10中子核反应方程：第46页/共55页例4、将天然放射性物质放入顶端开有小孔的铅盒S里，放射线便从小孔中射出，沿带电平行金属板A、B之间的中线垂直于电场方向进入电场，轨道如图所示，则轨迹 是射线，轨迹 是射线，轨迹 是射线. 板带正电， 板带负电.是射线的轨迹，是射线的轨迹.第47页/共55页1 1、核力：原子核中，将核子维系在一起的一、核力：原子核中，将核子维系在一起的一种短程强作用力种短程强

38、作用力. .五、核能2、核能：核子结合为原子核时释放的能量或、核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能核的结合能，亦称核能.获得核能的两个基本获得核能的两个基本途径是重核裂变和轻核聚变途径是重核裂变和轻核聚变.3、质量亏损：任何一个原子核的质量总是小、质量亏损：任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量和于组成它的所有核子的质量和.这一个差值叫做这一个差值叫做质量亏损。质量亏损。 E m c2第48页/共55页注意：注意：核反应过程中需遵循三个守恒定律：核反应过程中需遵循三个守恒定律：电荷数守恒

39、定律、质量数守恒定律和动量守电荷数守恒定律、质量数守恒定律和动量守恒定律；恒定律；质量亏损，并不是质量损失也不是质量消质量亏损，并不是质量损失也不是质量消失了；失了；不能理解为质量转化为能量，质量和能量不能理解为质量转化为能量，质量和能量分别是物质的属性之一，不能等同分别是物质的属性之一，不能等同.第49页/共55页 1 1、重核的裂变：重核俘获一个中子后分裂为几个中、重核的裂变：重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反应过程等质量的核的反应过程. . 在裂变的同时要放出几个中子在裂变的同时要放出几个中子和大量的核能。和大量的核能。MeVnKrBanU6 .2001 10 09292363

40、614114156561 10 02352359292+3+3+ + + 2 2、轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的、轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的核反应过程，同时放出大量的核能。核反应过程，同时放出大量的核能。MeVnHeHH6.1710422131六、裂变和聚变第50页/共55页反应堆示意图第51页/共55页 例1、正、负电子相遇时湮灭,同时产生一对光子,反应方程式为_,若正负电子质量都为m,普朗克常数为h,则所产生的光子频率为_。 20101eehmC2 例例2、中子、中子n、质子、质子p、氘核、氘核D的质量分别为的质量分别为 现用光子能量为现用光子能量为E的的射线照射静

41、止氘核使之分解，反应射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为的方程为 。若分解后中子、质子的动能。若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是可视为相等，则中子的动能是 。.npDmmm、Dpn21()2Dpnmmm cE第52页/共55页例例3 3、关于铀核裂变，下述说法正确的是（、关于铀核裂变，下述说法正确的是（ ）A.A.铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂 变成两块变成两块B.B.铀核裂变时还能同时释放铀核裂变时还能同时释放2 2到到3 3个中子个中子C.C.为了使裂变的链式反应容易产生，最好是为了使裂变的链式反应容易产生，最好是 用纯铀用纯铀235235D.D.铀块的体积对产生链式反应无影响铀块的体积对产生链式反应无影响BC第53页/共55页例例4 4、静止在匀强磁场中的某放射性元素的核，、静止在匀强磁场中的某放射性元素的核，放出一个放出一个 粒子，其速度方向与磁场方向垂直，粒子，其速度方向与磁场方向垂直，测得测得 粒子和反冲核轨道半径之比粒子和反冲核轨道半径之比Rr=301Rr=301，如图所示，则（如图所示，则（ ）A.粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B.反冲核的原子序数为62C.原来放射性元素的原子序数为62D.反冲核与粒子的速度之比为1 62第54页/共55页