人教版高中物理选修教案全册.docx

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这就是动量守恒定律的表达式。2应用动量守恒定律解决问题的根本思路和一般方法1分析题意，明确探讨对象。在分析互相作用的物体总动量是否守恒时，通常把这些被探讨的物体总称为系统.对于比较困难的物理过程，要采纳程序法对全过程进展分段分析，要明确在哪些阶段中，哪些物体发生互相作用，从而确定所探讨的系统是由哪些物体组成的。2要对各阶段所选系统内的物体进展受力分析，弄清哪些是系统内部物体之间互相作用的内力，哪些是系统外物体对系统内物体作用的外力。在受力分析的根底上依据动量守恒定律条件，推断能否应用动量守恒。3明确所探讨的互相作用过程，确定过程的始、末状态，即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。留意：在探讨地面上物体间互相作用的过程时，各物体运动的速度均应取地球为参考系。例1、2001年高考试题质量为M的小船以速度v0行驶，船上有两个质量皆为m的小孩a和ba沿程度方向以速率v相对于静止水面向前跃入水中，然后小孩b沿程度方向以同一速率vb跃出后小船的速度.解析：因均是以对地即题中相对于静止水面的程度速度，所以先后跃入水中及同时跃入水中结果一样。设小孩b跃出后小船向前行驶的速度为v，取v0为正向，依据动量守恒定律，有M+2mv0=Mv+mv-mv解得：v=1+例2、如下图，甲车的质量是2 kg，静止在光滑程度面上，上外表光滑，右端放一个质量为1 kg4 kg，以5 m/s的速度向左运动，及甲车碰撞以后甲车获得8 m/s的速度，物体滑到乙车上.假设乙车足够长，上外表及物体的动摩擦因数为0.2，那么物体在乙车上外表滑行多长时间相对乙车静 止g取10 m/s2解析：乙及甲碰撞动量守恒： m乙v乙=m乙v乙+m甲v甲小物体m在乙上滑动至有共同速度v，对小物体及乙车运用动量守恒定律得m乙v乙=m+m乙v对小物体应用牛顿第二定律得a=g 所以t=v/g代入数据得t=0.4 s163用动量概念表示牛顿第二定律1用动量概念表示牛顿第二定律假设一个物体在恒定的合外力作用下，做匀变速直线运动，在t时刻初速度为v，在t时刻的末速度为v，试推导合外力的表达式。v v F 如下图，由牛顿第二定律得，物体的加速度 合力F=ma由于， 所以， 1结论：上式表示，物体所受合外力等于物体动量的变更率。这就是牛顿第二定律的另一种表达式。2动量定理 将1式写成 2总结：表达式左边是物体从t时刻到t时刻动量的变更量，右边是物体所受合外力及这段时间的乘积。2式说明，物体动量的变更量，不仅及力的大小和方向有关，还刚好间的长短有关，力越大、作用时间越长，物体动量的变更量就越大。这个量反映了力对时间的积累效应。物理学中把力F及作用时间的乘积，称为力的冲量，记为I，即，单位：N·s，读作“牛顿秒。将2式写成 33式说明，物体动量的变更量等于物体所受合外力的冲量，这个结论叫做动量定理。探讨：假如物体所受的力不是恒力，对动量定理的表达式应当怎样理解呢总结：尽管动量定理是依据牛顿第二定律和运动学的有关公式在恒定合外力的状况下推导出来的。可以证明： 动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变更的变力。对于变力状况，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。比方用铁锤钉钉子，球拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用，那么该恒力就叫变力的平均值， 3动量定理的方向性例如：匀加速运动合外力冲量的方向及初动量方向一样，匀减速运动合外力冲量方向及初动量方向相反，甚至可以跟初动量方向成任何角度。在中学阶段，我们仅限于初、末动量的方向、合外力的方向在同始终线上的状况即一维状况，此时公式中各矢量的方向可以用正、负号表示，首先要选定一个正方向，及正方向一样的矢量取正值，及正方向相反的矢量取负值。H动量和动量守恒复习课典型举例问题一：动量定理的应用例1：质量为m的钢珠从高出沙坑外表H米处由静止自由下落，不考虑空气阻力，掉入沙坑后停顿，如下图，钢珠在沙坑中受到沙的平均阻力是f，那么钢珠在沙内运动时间为多少？分析：此题给学生后，先要引导学生分清两个运动过程：一是在空气中的自由落体运动，二是在沙坑中的减速运动。学生可能会想到应用牛顿运动定律和运动学公式进展分段求解，此时不急于否认学生的想法，应当赐予确定。在此根底上，可以引导学生应用全过程动量定理来答题设钢珠在空中下落时间为t1，在沙坑中运动时间为t2，那么：在空中下落，有H=，得t1=,对全过程有：mg(t1 t2)f t2=00 得：mmmAABP例2：一根弹簧上端固定，下端系着质量为m的物体A，物体A静止时的位置为P处，再用细绳将质量也为m的物体B挂在物体A的下面，平衡后将细绳剪断，假如物体A回到P点处时的速率为V，此时物体B的下落速度大小为u，不计弹簧的质量和空气阻力，那么这段时间里弹簧的弹力对物体A的冲量大小为多少？解析：引导学生分析，绳子剪断后，B加速下降，A加速上升，当A回到P点时，A的速度到达最大值。尤其要强调的是此题中所求的是弹簧的弹力对物体A的冲量，所以要分析清晰A上升过程中A的受力状况。解：取向上方向为正，对B：mgt=mu 对A：I弹mgt=mv 两式联立得I弹=mvu问题二：动量守恒定律的应用例3：质量为 M的气球上有一质量为 m的猴子，气球和猴子静止在离地高为 h的空中。从气球上放下一架不计质量的软梯，为使猴子沿软梯平安滑至地面，那么软梯至少应为多长？解析：设下降过程中，气球上上升度为H，由题意知猴子下落高度为h，取猴子和气球为系统，系统所受合外力为零，所以在竖直方向动量守恒，由动量守恒定律得：M·H=m·h，解得 所以软梯长度至少为例4：一质量为M的木块放在光滑的程度桌面上处于静止状态，一颗质量为m的子弹以速度v0沿程度方向击中木块，并留在其中及木块共同运动，那么子弹对木块的冲量大小是：A、mv0 ； B、 ； C、mv0 ；D、mv0解析：题中要求子弹对木块的冲量大小，可以利用动量定理求解，即只需求出木块获得的动量大小即可。对子弹和木块所组成的系统，满意动量守恒条件，依据动量守恒定律得：mv0=M+mv 解得：，由动量定理知子弹对木块的冲量大小为 应用动量守恒定律解题的一般步骤：1明确探讨系统，推断是否守恒；2选取正方向，明确作用前总动量和作用后总动量；3由动量守恒定律p前=p后列方程求解171 科学的转折：光的粒子1光电效应用弧光灯照耀擦得很亮的锌板，(留意用导线及不带电的验电器相连，使验电 器张角增大到约为 30度时，再用及丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，那么验电器的指针张角会变大。说明锌板在射线照耀下失去电子而带正电。概念：在光(包括不行见光)的照耀下，从物体放射电子的现象叫做光电效应。放射出来的电子叫做光电子。2光电效应的试验规律1光电效应试验如下图，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出-光电子。光电子在电场作用下形成光电流。概念：遏止电压将换向开关反接，电场反向，那么光电子分开阴极后将受反向电场阻碍作用。当 K、A 间加反向电压，光电子抑制电场力作功，当电压到达某一值 Uc 时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。依据动能定理，有2光电效应试验规律 光电流及光强的关系饱和光电流强度及入射光强度成正比。 截止频率c -极限频率对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率c 。 当入射光频率>c 时，电子才能逸出金属外表；当入射光频率 <c时，无论光强多大也无电子逸出金属外表。 光电效应是瞬时的。从光开始照耀到光电子逸出所需时间<10-9s。3光电效应说明中的疑难光电效应试验说明：饱和电流不仅及光强有关而且及频率有关，光电子初动能也及频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，汲取能量要时间，即需能量的积累过程。为了说明光电效应，爱因斯坦在能量子假说的根底上提出光子理论，提出了光量子假设。4爱因斯坦的光量子假设1内容光不仅在放射和汲取时以能量为h的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 的光是由大量能量为 的光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。2爱因斯坦光电效应方程在光电效应中金属中的电子汲取了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W0，另一部分变为光电子逸出后的动能Ek。由能量守恒可得出：W0为电子逸出金属外表所需做的功，称为逸出功。 Ek为光电子的最大初动能。3爱因斯坦对光电效应的说明：光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。电子只要汲取一个光子就可以从金属外表逸出，所以不需时间的累积。 从方程可以看出光电子初动能和照耀光的频率成线性关系从光电效应方程中，当时动能为零时，可得极限频率：爱因斯坦光子假说圆满说明了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛成认，因为它完全违反了光的波动理论。 181 氢原子光谱1光谱牛顿就发觉了日光通过三棱镜后的色散现象，并把试验中得到的彩色光带叫做光谱。讲解并描绘：光谱是电磁辐射不管是在可见光区域还是在不行见光区域的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。1放射光谱物体发光干脆产生的光谱叫做放射光谱。放射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。炙热的固体、液体和高压气体的放射光谱是连续光谱。例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炙热的钢水发出的光都形成连续光谱。如下图。淡薄气体或金属的蒸气的放射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子放射的，所以也叫原子的光谱。理论证明，原子不同，放射的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。如下图。2汲取光谱高温物体发出的白光其中包含连续分布的一切波长的光通过物质时，某些波长的光被物质汲取后产生的光谱，叫做汲取光谱。各种原子的汲取光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原子的放射光谱中的一条明线相对应。这说明，低温气体原子汲取的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。因此汲取光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。太阳的光谱是汲取光谱。如下图。3光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以依据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。这种方法叫做光谱分析。原子光谱的不连续性反映出原子构造的不连续性，所以光谱分析也可以用于探究原子的构造。182 玻尔的原子模型1玻尔的原子理论1定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。2跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道设能量为Em跃迁到能量较低的定态轨道设能量为En，mn时，会放出能量为hv的光子，光子的能量由这两种定态的能量差确定，即 h为普朗克恒量。这个式子称为频率条件，又称辐射条件。反之，当电子汲取光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，汲取的光子的能量同样由频率条件确定。3轨道量子化假设：围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象叫轨道量子化；不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。2、氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级。按能量的大小用图开像的表示出来即能级图。能级公式：(n=1,2,3,)其中n=1的定态称为基态。n=2以上的定态，称为激发态。氢原子的能级图如下图。3玻尔理论对氢光谱的说明1基态和激发态基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态，叫基态。激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态，叫激发态。2原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是汲取能量的过程。原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，汲取或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。说明：氢原子中只有一个核外电子，这个电子在某个时刻只能在某个可能轨道上，或者说在某个时间内，由某轨道跃迁到另一轨道可能状况只有一种。可是，通常容器盛有的氢气，总是千千万万个原子在一起，这些原子核外电子跃迁时，就会有各种状况出现了。但是这些跃迁不外乎是能级图中表示出来的那些状况。4玻尔理论的局限性玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提出定态和跃迁概念，胜利说明了氢原子光谱，但对多电子原子光谱无法说明，因为玻尔理论仍旧以经典理论为根底。如粒子的观念和轨道。量子化条件的引进没有适当的理论说明。5电子在某处单位体积内出现的概率电子云191原子核的组成1自然放射现象1物质放射射线的性质称为放射性。元素这种自发的放出射线的现象叫做自然放射现象具有放射性的元素称为放射性元素2放射性不是少数几种元素才有的，探讨发觉，原子序数大于83的全部元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性2射线究竟是什么把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能镇静器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发觉射线如下图：投影 射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。依据左手定那么，可以推断射线是正电荷，射线是负电荷。带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能推断三种射线的带电性质，如图，进展总结。试验发觉：元素具有放射性是由原子核本身的因素确定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者上升它的温度，它都具有放射性。三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们相识到原子核隐藏有宏大的核能，原子核内也有其困难的构造。3原子核的组成卢瑟福用粒子轰击氮核，发觉质子。查德威克发觉中子。发觉缘由：假如原子核中只有质子，那么原子核的质量及电荷量之比应等于质子的质量及电荷量之比，但实际却是，绝大多数状况是前者的比值大些，卢瑟福揣测核内还有另一种粒子。质子带正电荷，电荷量及一个电子所带电荷量相等，中子不带电，数据显示：质子和中子的质量非常接近，统称为核子，组成原子核。原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，那这个倍数就叫做原子核的电荷数。原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，那这个倍数叫做原子核的质量数。原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数原子核的质量数=核子数=质子数+中子数 符号表示原子核，X：元素符号；A：核的质量数；Z：核电荷数例如，氦核可以表示为，它有2个质子和2个中子，所以电荷数是2质量数是4。又如，代表一种铀核，质量数是238，电荷数为92，核内有92个质子、146个中子。4同位素1定义：具有一样质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因此互称同位素。2性质：原子核的质子数确定了核外电子数目，也确定了电子在核外的分布状况，进而确定了这种元素的化学性质，因此同种元素的同位素具有一样的化学性质。氢有三种同位素：氕pi氘dao氚chuàn氕通常所说的氢，氘也叫重氢，氚也叫超重氢，符号分别是：。碳有两种同位素，符号分别是。例：以下说法正确的选项是BDA射线粒子和电子是两种不同的粒子 B红外线的波长比X射线的波长长C粒子不同于氦原子核 D射线的贯穿本事比粒子强 答案：BD点评：此题考察了粒子的性质及电磁波波长的比较等根本学问。19世纪末20世纪初，人们发觉X，射线，经探讨知道，X，射线均为电磁波，只是波长不同。可见光，红外线也是电磁波，波长从短到长的电磁波波谱要牢记。另外，射线是电子流，粒子是氦核。从，三者的穿透本事而言：射线最强，射线最弱，这些学问要牢记。192 放射性元素的衰变1原子核的衰变原子核放出或粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变更称为原子核的衰变。铀238核放出一个粒子后，核的质量数削减4，核电荷数削减2，变成新核-钍234核。那这种放出粒子的衰变叫做衰变。这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U23490Th+42He衰变方程式遵守的规律：1质量数守恒2核电荷数守恒进一步说明：守恒就是反响前后相等衰变规律：AZXA-4Z-2Y+42He钍234核也具有放射性，它能放出一个粒子而变成23491Pa镤，那它进展的是衰变。钍234核的衰变方程式：23490Th23491Pa+0-1e衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会变更但核电荷数应加1衰变规律：AZXAZ+1Y+0-1e这里就顺理成章的来说明中子转化的过程。原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以互相转化的。当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子 10n11H0-1e这个电子从核内释放出来，就形成了衰变。可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。射线是由于原子核在发生衰变和衰变时原子核受激发而产生的光能量辐射，通常是伴随射线和射线而产生。射线的本质是能量。2半衰期 教材上的氡的衰变图的投影： m/m0(1/2)n1氡每隔天质量就削减一半。2用半衰期来表示。3大量的氡核。总结：半衰期表示放射性元素的衰变的快慢放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期半衰期描绘的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。例1：配平以下衰变方程23492U23090Th+( 42He ) 23490U23491Pa+( 0-1e )例2：自然放射性元素23290Th钍经过一系列衰变和衰变之后，变成20882Pb铅以下论断中止确的是(BD)A铅核比钍核少24个中子 B铅核比钍核少8个质子C衰变过程中共有4次衰变和8次哀变 D衰变过程中共有6次衰变和4次衰变解：1解：A、B、依据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少8个质子，少16个中子，故A错误，B正确；C、D、发生衰变是放出42He，发生衰变是放出0-1e电子，设发生了x次衰变和y次衰变，那么依据质量数和电荷数守恒有2x-y+82=90 4x+208=232 解得x=6，y=4故衰变过程中共有6次衰变和4次衰变，故C错误，D正确 应选BD193 放射性的应用及防护1核反响：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反响。在核反响中质量数守恒、电荷数守恒。人工转变核反响方程： 例：写出以下原子核人工转变的核反响方程。 解析：依据质量数守恒和电荷数守恒得：11123Na俘获1个粒子后放出1个质子 12311Na+42He2612Mg+11H21327Al俘获1个粒子后放出1个中子 23816O俘获1个中子后放出1个质子 341430Si俘获1个质子后放出1个中子 42人工放射性同位素1放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素有自然和人造两种，它们的化学性质一样。2人工放射性同位素Al He P 3人工放射性同位素的优点：放射强度简单限制；形态简单限制；半衰期短，废料简单处理。4但凡用到射线时，都用人造放射性同位素3放射性同位素的应用：1利用射线：1、射线测厚度2、放射治疗3、培育新品种，延长保质期2作为示踪原子1、棉花对磷肥的汲取2、甲状腺疾病的诊断194 核力及结合能1核力及四种根本互相作用1核力是强互相作用(强力)的一种表现。2核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内。3核力存在于核子之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。4除核力外，核物理学家还在原子核内发觉了自然界的第四种互相作用弱互相作用(弱力)，弱互相作用是引起原子核衰变的缘由，即引起中子转变质子的缘由。弱互相作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18m，作用强度那么比电磁力小。四种根本互相作用力弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用：弱力弱互相作用：弱互相作用是引起原子核衰变的缘由短程力强力强互相作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起短程力电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体。长程力引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚。是引力使行星围着恒星转，并且联络着星系团，确定着宇宙的现状。长程力 2原子核中质子及中子的比例随着原子序数的增加，较轻的原子核质子数及中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。总结：假设质子及中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的间隔 增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到确定程度时，相距较远的质子间的核力缺乏以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了；假设只增加中子，中子及其他核子没有库仑斥力，但有互相吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多。由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，假设再增大原子核，一些核子间的间隔 会大到其间恨本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也确定是不稳定的。因此只有200多种稳定的原子核许久地留了下来。3结合能由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个稳固的集合体。要把原子核拆散成核子，须要抑制核力做宏大的功，,或者须要宏大的能量。例如用强大的光子照耀氘核，可以使它分解为一个质子和一个中子。 从试验知道只有当光子能量等于或大于时，这个反响才会发生.相反的过程一个质子和一个中子结合成氘核，要放出的能量。把原子核分开成核子要汲取能量，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫做原子核的结合能.原子核越大，它的结合能越高,因此有意义的是它的结合能及核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。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4质量亏损1质量亏损讲解并描绘：科学家探讨证明在核反响中原子核的总质量并不相等，例如精确计算说明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反响中才能明显的表现出来. 在核反响中不遵守质量守恒定律、能量守恒定律;2爱因斯坦质能方程： 讲解并描绘：相对论指出，物体的能量E和质量m之间存在着亲密的关系，即式中， c为真空中的光速。爱因斯坦质能方程说明：物体所具有的能量跟它的质量成正比。由于c2这个数值非常宏大，因此物体的能量是非常可观的。 3核反响中由于质量亏损而释放的能量：指出以下几点：物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的削减，削减的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量。质量亏损并不是这部分质量消逝或转变为能量，只是静止质量的削减。在核反响中仍旧遵守质量守恒定律、能量守恒定律;质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。 稳固练习1个质子的质量mp 277u，1个中子的质量mn 665u.氦核的质量为 509 u. 这里u表示原子质量单位， 566×10-27 kg. 由上述数值，计算2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量。28.3MeV解析：2个中子和2个质子结合成氦核时质量亏损：m=2mn+2mP-mHe依据爱因斯坦质能方程，放出的能量E=mc2=2mn+2mP-mHec2×196核裂变1、重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反响，称为核裂变。只有核子平均质量减小的核反响才能放出核能。学问总结：不是全部的核反响都能放出核能，有的核反响，反响后生成物的质量比反响前的质量大，这样的核反响不放出能量，反而在反响过程中要汲取大量的能量。只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。2、铀核的裂变1铀核的裂变的一种典型反响。铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种核反响方程式是 2链式反响：由重核裂变产生的中子使裂变反响一代接一代接着下去的的过程，叫做核裂变的链式反响。3临界体积临界质量：通常把裂变物质可以发生链式反响的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。4裂变反响中的能量的计算。裂变前的质量：kg， kg裂变后的质量：kg，kg，kg，计算：质量亏损：kg，J=201MeV 3、核电站1、铀棒由浓缩铀制成，作为核燃料。(2)、限制棒由镉做成，用来限制反响速度。(3)、减速剂由石墨、重水或一般水有时叫轻水做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量削减，变成慢中子，以便让U235俘获。4、冷却剂由水或液态的金属钠等流体做成，在反响堆内外循环流淌，把反响堆内的热量传输出，确保反响堆的平安。5、水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。核能发电的优点、缺点优点：污染小；可采储量大；比较经济。缺点：一旦核泄漏会造成严峻的核污染；核废料处理困难。例题1、以下核反响中，表示核裂变的是(CA、 B、C、 D、分析：核反响中有四种不同类型的核反响，它们分别是衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变。其中衰变中有衰变、衰变等。是衰变， 是衰变，是人工转变解：只有C选项是核裂变。 例题2、秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，假如1g1010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235一年按365天计算解：核电站每天的发电量为W=Pt=3×108×24××1013 J.每年的发电量W总=365W×1015 J而1 g铀完全裂变时产生的能量为 ×1010 J.所以，每年消耗的铀的量为197 核聚变1聚变及其条件两个轻核结合成质量较大的核，这样的反响叫做聚变。1氢的聚变反响：21H+21H31He+11H+4 MeV、 21H+31H42He+10 n+17.6 MeV2释放能量：Emc217.6 MeV，平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反响释放能量的34倍得出结论微观上：参及反响的原子核必需接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15 m，要使原子核接近到这种程度，必需使它们具有很大的动能以抑制原子核之间宏大的库仑斥力。宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。强调：聚变反响一旦发生，就不再须要外界给它能量，靠自身产生的热就可以维持反响持续进展下去，在短时间释放宏大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。2可控热核反响1聚变及裂变相比有许多优点目前，人们还不能限制核聚变的速度，但科学家们正在努力探讨和尝试可控热核反响，以使核聚变造福于人类。例：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反响方程是21H+31H42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014 102 u、氚核的质量：mT=3.016 050 u、氦核的质量：m=4.002 603 u、中子的质量：mn=1.008 665 u、1u=1.660 6×10-27kg，e = 1.602 2×10-19C，请同学们求出该核反响所释放出来的能量。依据质能方程，释放出的能量为：聚变及裂变相比，1、轻核聚变产能效率高。2地球上聚变燃料的储量丰富。3轻核聚变反响更为平安、清洁。