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(共45张PPT)
[学习目标]
1.知道核反应、第一次原子核结构的人工转变，理解核反应遵循的规律，会正确书写核反应方程。
2.知道原子核的结合能和比结合能的概念，理解比结合能曲线的特点及意义。
3.知道质量亏损的概念和爱因斯坦的质能方程，并能应用质能方程进行有关计算。
α粒子
氮
质子
人工
一
2.核反应
(1)定义：原子核与______，或者原子核与其他____相互作用产生____的过程，叫作核反应。
(2)规律：在核反应中，______和_______都守恒。
3.核反应的实质
用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。
4.核反应方程的理解
(1)遵守质量数守恒和电荷数守恒。
(2)书写核反应方程时中间要用箭头，不能写成等号。
(3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化。
原子核
粒子
新核
质量数
电荷数
[思考探究]
原子核的衰变和人工转变有什么不同？
提示　原子核的衰变是具有放射性的不稳定核自发进行的变化；原子核的人工转变是用α粒子、质子、中子或γ光子轰击原子核发生的变化。
C
1.结合能
由分散的____结合成_______的过程中所____的能量称为原子核的结合能。这个能量等于把原子核中的核子拆散为质子和中子时需要_____的能量。
2.质量亏损：核反应后原子核的总质量____核反应前原子核的总质量的现象。
3.质能方程
(1)质量亏损Δm与释放的核能ΔE的关系：ΔE＝_____。
(2)质能方程：E＝____，E为质量为m的物体所蕴含的能量。
4.质量亏损的理解：所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部提供。
核子
原子核
释放
吸收
小于
Δmc2
mc2
5.质能方程的理解
(1)质能方程说明一定的质量总是跟一定的能量相联系。具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，E＝mc2，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量的总和。
(2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比。物体质量增加，则总能量随之增加；物体质量减少，总能量也随之减少，故质能方程也写成ΔE＝Δm·c2。
[易错辨析]
(1)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量。( )
(2)质量亏损说明核反应过程中质量不守恒了。( )
(3)质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系。( )
×
×
√
[例3]　质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)(　　)
A.(m1＋m2－m3)c B.(m1－m2－m3)c
C.(m1＋m2－m3)c2 D.(m1－m2－m3)c2
解析　Δm＝m1＋m2－m3，由质能方程ΔE＝Δmc2，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确。
C
[总结提升]
核能的计算方法
(1)根据核反应过程，计算核反应前后的质量亏损Δm。
(2)根据ΔE＝Δmc2计算核能。
①若Δm的单位是千克，则可以直接将c＝3×108 m/s代入公式ΔE＝Δmc2，计算得到的ΔE的单位为焦耳。
②若Δm的单位是原子质量单位u，则可用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV(1 u相当于931.5 MeV)，计算得到的ΔE的单位为MeV。
2.比结合能曲线：不同原子核的_________随______变化图线，如图所示。
从图中可看出，中等大小的核的比结合能____，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要___。
核子数A
平均
比结合能
核子数
最大
小
3.结合能与比结合能：结合能是由分散的核子结合成原子核的过程中所释放出的能量，而比结合能是原子核拆解成核子时平均每个核子吸收的能量。
[思考探究]
(1)为什么说比结合能越大，原子核中核子结合越牢固、原子越稳定？
(2)比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时是吸收能量还是释放能量？反过来呢？
提示　(1)因为比结合能越大，将每个核子分开所需的能量越大，所以比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
(2)释放能量，反过来则吸收能量。
BCD
D
[总结提升]
1.比结合能曲线
不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示。从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小。
2.比结合能与原子核稳定性的关系
(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定。
(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定。
(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就能释放核能。例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能。
B
C
C
4.(质量亏损与质能方程)(2023·全国乙卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s)(　　)
A.1019 kg B.1024 kg
C.1029 kg D.1034 kg
C
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2
3
4
5
6
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9
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12
[基础巩固练]
1.关于原子核的结合能，下列说法正确的是(　　)
A.原子核的比结合能等于将其完全分解成自由核子所需能量的最小值
B.原子核衰变成α粒子和另一原子核，并释放出能量，衰变产物的结合能之和一定小于原来原子核的结合能
C.重核与中等大小的原子核相比较，重核的比结合能小
D.比结合能越大，原子核越不稳定
解析　比结合能是结合能除以核子数，故A错误；原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来原子核的结合能，故B错误；中等大小的原子核的比结合能比重核的大，故C正确；比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。
C
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C
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B
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A
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C
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AC
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BD
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解析　半衰期具有统计意义，对于数量较少的放射性元素的原子而言没有意义，故A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X为电子，属于β衰变，β衰变的实质是核内的一个中子转变为一个质子，并放出一个电子，故B正确；从比结合能小的核向比结合能大的核转变，这种核反应才能自发地发生，故C错误；衰变过程有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，该过程会放出能量，故D正确。
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AD
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BC
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11.(多选)如图是各种元素的原子核中核子的平均质量与原子序数Z的关系图像，由此可知(　　)
A.若原子核D和E结合成原子核F，结合过程一定会释放能量
B.若原子核D和E结合成原子核F，结合过程一定要吸收能量
C.若原子核A分裂成原子核B和C，分裂过程一定会释放能量
D.若原子核A分裂成原子核B和C，分裂过程一定要吸收能量
AC
解析　D和E结合成F，核子平均质量减少，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，一定会释放能量，故A正确，B错误；若A分裂成B和C，核子平均质量减少，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，一定会释放能量，故C正确，D错误。
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BD
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