物理选修册学习.pptx

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1、 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第 4节节课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位第1页/共39页1.了了解解放放射射性性的的应应用用、危危害害，知知道道如如何何防防护护放放射射性性2认认识识原原子子核核的的结结合合能能，理理解解爱爱因因斯斯坦坦的的质质能能方程方程3能根据质量亏损利用质能方程计算结合能能根据质量亏损利用质能方程计算结合能课标定位课标定位第2页/共39页课前自主学案课前自主学案一、放射性的应用一、放射性的应用1利用射线的特性利用射线的特性(1)利利用用射射线线电电离离放放射射源源周周围围的的空空气气，或或利利用用射线消除因摩擦而积累的

2、静电射线消除因摩擦而积累的静电(2)利用利用射线测定薄物的厚度与密度射线测定薄物的厚度与密度(3)利利用用射射线线进进行行无无损损探探伤伤，或或者者利利用用射射线线育育种、杀灭害虫、保鲜食品、杀死癌细胞种、杀灭害虫、保鲜食品、杀死癌细胞第3页/共39页2把把放放射射性性同同位位素素作作为为_来来了了解解机机件件的磨损情况、对农作物合理施肥等的磨损情况、对农作物合理施肥等3利用衰变特性进行考古和探矿等利用衰变特性进行考古和探矿等示踪原子示踪原子第4页/共39页二、放射性的危害与防护二、放射性的危害与防护1放放射射线线的的来来源源：_和和_的的两种两种2放放射射线线的的危危害害：对对人人体体组组织

3、织造造成成伤伤害害，导导致致细胞损伤，破坏人体细胞损伤，破坏人体DNA的分子结构等的分子结构等3放放射射性性防防护护的的基基本本方方法法：_防防护护、_防护、防护、_防护、防护、_等等天然的天然的人工产生人工产生距离距离时间时间屏蔽屏蔽仪器监测仪器监测第5页/共39页思考感悟思考感悟医医学学上上做做射射线线治治疗疗用用的的放放射射性性元元素素，应应选选半半衰衰期长的还是短的？为什么？期长的还是短的？为什么？提提示示：应应选选择择半半衰衰期期较较短短、衰衰变变较较快快的的放放射射性性元元素素由由于于放放射射性性同同位位素素跟跟同同种种元元素素的的非非放放射射性性同同位位素素具具有有相相同同的的化

4、化学学性性质质，故故可可作作为为示示踪踪原原子子但但由由于于放放射射线线对对人人体体有有伤伤害害，一一旦旦研研究究结结束束，就就希希望望放放射射性性同同位位素素放放出出的的射射线线量量大大大大减减小小，因因此此，应应选选择择半半衰衰期期较较短短、衰衰变变较较快快的的放射性元素做示踪原子放射性元素做示踪原子第6页/共39页释放出的能量释放出的能量三、原子核的结合能及其计算三、原子核的结合能及其计算1结结合合能能：由由分分散散的的核核子子结结合合成成原原子子核核的的过过程程中中所所_称称为为原原子子核核的的结结合合能能，它它也也等等于于把把原原子子核核中中的的各各个个核核子子拆拆开开时时_所需做的

5、功所需做的功2结合能的计算结合能的计算(1)质质量量亏亏损损：原原子子核核的的静静质质量量与与构构成成它它的的所所有有核子单独存在的总静质量的差核子单独存在的总静质量的差(2)爱爱因因斯斯坦坦质质能能方方程程：_，由由此此式式也可得出也可得出Emc2.克服核力克服核力Emc2第7页/共39页四、比结合能曲线四、比结合能曲线平均结合能曲线平均结合能曲线图图331第8页/共39页困难困难1比比结结合合能能越越大大，取取出出一一个个核核子子就就越越_，核核就就越越_，比比结结合合能能是是原原子子核核稳稳定定程程度度的的_2曲曲线线中中间间高高两两头头低低，说说明明中中等等原原子子核核(A40120)

6、的的比比结结合合能能最最大大，近近似似于于一一个个常常数数(8.6 MeV)，表明中等核最，表明中等核最_3质质量量较较大大的的重重核核(A120)和和质质量量较较小小的的轻轻核核(A40)比比结结合合能能都都_，且且轻轻核核的的比比结结合合能能还有些还有些_稳定稳定量度量度稳定稳定较小较小起伏起伏第9页/共39页核心要点突破核心要点突破第10页/共39页2结合能和比结合能结合能和比结合能由由于于核核力力的的存存在在，核核子子结结合合成成原原子子核核时时要要放放出出一一定定的的能能量量，原原子子核核分分解解成成核核子子时时，要要吸吸收收同同样样多多的的能能量量核核反反应应中中放放出出或或吸吸收

7、收的的能能量量称称为为核结合能核结合能第11页/共39页比比结结合合能能(又又叫叫平平均均结结合合能能)：原原子子核核的的结结合合能能与与核核子子数数之之比比比比结结合合能能越越大大，表表示示原原子子核核中中核核子结合得越牢固，原子核越稳定子结合得越牢固，原子核越稳定3结合能与电离能结合能与电离能要要使使基基态态氢氢原原子子电电离离，也也就就是是要要从从氢氢原原子子中中把把电电子子剥剥离离，需需要要通通过过碰碰撞撞、施施加加电电场场、赋赋予予光光子子等等途途径径让让它它得得到到13.6 eV的的能能量量这这个个能能量量实实际际上上就就是是电电子子与与氢氢原原子子核核的的结结合合能能，不不过过通

8、通常常把把它它叫叫做做氢氢原原子子的的电电离离能能，而而结结合合能能一一词词只只用用在原子核中在原子核中第12页/共39页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1对对结结合合能能、比比结结合合能能的的认认识识，下下列列正正确确的的是是()A一切原子核均具有结合能一切原子核均具有结合能B自由核子结合为原子核时，可能吸收能量自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C结合能越大的原子核越稳定结合能越大的原子核越稳定D比结合能越大的原子核越稳定比结合能越大的原子核越稳定第13页/共39页解解析析：选选AD.由由自自由由核核子子结结合合成成原原子子核核的的过过程程中中，核核力力做做正正功功

9、，释释放放出出能能量量反反之之，将将原原子子核核分分开开变变为为自自由由核核子子它它需需要要赋赋予予相相应应的的能能量量，该该能能量量即即为为结结合合能能，故故A正正确确，B错错误误；对对核核子子较较多多的的原原子子核核的的结结合合能能越越大大，但但它它的的比比结结合合能能不不一一定定大大，比比结结合合能能的的大大小小反反映映了了原原子子核核的的稳定性，故稳定性，故C错误，错误，D正确正确第14页/共39页二、质量亏损与核能的计算二、质量亏损与核能的计算1正确认识质量亏损正确认识质量亏损在谈到结合能和质量亏损时，有的人误认为，当核在谈到结合能和质量亏损时，有的人误认为，当核子组成原子核时，有质

10、量亏损，放出结合能的过程子组成原子核时，有质量亏损，放出结合能的过程中，是质量变成能量这是对质能方程的一种误解中，是质量变成能量这是对质能方程的一种误解按相对论，物体的质量是与速度有关的量，当物按相对论，物体的质量是与速度有关的量，当物体的速度越大时，物体的质量越大物体运动时的体的速度越大时，物体的质量越大物体运动时的运动质量与物体静止时的静止质量间存在一定关系运动质量与物体静止时的静止质量间存在一定关系当物体以远小于光速运动时，质量的这一变化很当物体以远小于光速运动时，质量的这一变化很不明显上述所说的质子、中子、原子核的质量都不明显上述所说的质子、中子、原子核的质量都是指静质量质量亏损，是静

11、质量发生了变化是指静质量质量亏损，是静质量发生了变化第15页/共39页如如一一个个质质子子和和一一个个中中子子结结合合成成氘氘核核的的这这一一过过程程中中，2.22 MeV的的能能量量是是以以辐辐射射光光子子形形式式放放出出的的，光光子子的的静静质质量量为为零零，但但这这个个光光子子的的运运动动质质量量为为：h/c2.由由此此可可见见，当当计计算算进进光光子子的的质质量量后后，虽虽说说反反应应前前后后发发生生了了质质量量亏亏损损，这这部部分分亏亏损损恰恰好好与与光光子子的的运运动动质质量量是是相相同同的的反反应应前前后后的的质质量量仍仍是是守守恒恒量量，质质量量亏亏损损并并非非这这部部分分质质

12、量量消消失失当当然然，也也就就不不存存在质量转变成能量的问题在质量转变成能量的问题第16页/共39页2核能的计算方法核能的计算方法核核能能的的计计算算是是原原子子物物理理的的重重要要方方面面和和高高考考的的热热点点问题，其基本方法是：问题，其基本方法是：(1)根根据据核核反反应应方方程程，计计算算核核反反应应前前与与核核反反应应后后的的质量亏损质量亏损m.(2)根根据据爱爱因因斯斯坦坦质质能能方方程程Emc2或或Emc2计计算核能算核能(3)计计算算过过程程中中m的的单单位位是是千千克克，E的的单单位位是是焦焦耳耳第17页/共39页第18页/共39页解析：解析：两个中子和一个质子的总量是两个中

13、子和一个质子的总量是m12mnmp3.0246 u，mH3.0180 umm1mH0.0066 u而而1 u相当于相当于931.5 MeV,故故E0.0066931.5 MeV6.15 MeV.答案：答案：0.0066 u6.15 MeV第19页/共39页课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一放射性同位素的应用放射性同位素的应用 用用人人工工方方法法得得到到放放射射性性同同位位素素，这这是是一一个个很很重重要要的的发发现现天天然然放放射射性性同同位位素素只只不不过过40几几种种，而而今今天天人人工工制制造造的的放放射射性性同同位位素素已已达达1000多多种种，每每种种元元素素都都有有放放射射性性

14、同同位位素素放放射射性性同同位位素素在在农农业业、医医疗疗卫卫生生和和科科学学研研究究的的许许多多方方面面得到了广泛的应用得到了广泛的应用例例例例1 1第20页/共39页(1)带带电电的的验验电电器器在在放放射射线线照照射射下下电电荷荷会会很很快快消消失其原因是失其原因是()A射线的贯穿作用射线的贯穿作用B射线的电离作用射线的电离作用C射线的物理、化学作用射线的物理、化学作用D以上三个选项都不是以上三个选项都不是第21页/共39页(2)图图332是是工工厂厂利利用用放放射射线线自自动动控控制制铝铝板板厚厚度度的的装装置置示示意意图图如如工工厂厂生生产产的的是是厚厚度度为为1 mm的的铝铝板板，

15、在在、三三种种射射线线中中，你你认认为为对对铝铝板板的厚度起主要作用的是的厚度起主要作用的是_射线射线图图332第22页/共39页(3)在在我我国国首首先先用用人人工工方方法法合合成成牛牛胰胰岛岛素素时时，需需要要证证明明人人工工合合成成的的牛牛胰胰岛岛素素结结晶晶跟跟天天然然牛牛胰胰岛岛素素的的结结晶晶是是同同一一种种物物质质，为为此此曾曾采采用用放放射射性性同同位素位素14C作作_【精精讲讲精精析析】(1)选选B.因因放放射射线线的的电电离离作作用用，空空气气中中与与验验电电器器所所带带电电荷荷电电性性相相反反的的离离子子与与之之中和，从而使验电器所带电荷消失中和，从而使验电器所带电荷消失

16、第23页/共39页(2)射射线线穿穿透透物物质质的的本本领领弱弱，不不能能穿穿透透厚厚度度为为1 mm的的铝铝板板，因因而而探探测测器器不不能能探探测测，射射线线穿穿透透物物质质的的本本领领极极强强，穿穿透透1 mm厚厚的的铝铝板板和和几几 mm厚厚的的铝铝板板打打在在探探测测器器上上很很难难分分辨辨，射射线线也也能能够够穿穿透透1 mm甚甚至至几几毫毫米米厚厚的的铝铝板板，但但厚厚度度不不同同，穿穿透透后后射射线线的的强强度度明明显显不不同同，探探测测器器容容易易分分辨辨第24页/共39页(3)把把掺掺入入14C的的人人工工合合成成的的牛牛胰胰岛岛素素与与天天然然牛牛胰胰岛岛素素混混合合到到

17、一一起起，经经过过多多次次重重新新结结晶晶后后，得得到到了了放放射射性性14C分分布布均均匀匀的的牛牛胰胰岛岛素素结结晶晶，这这就就证证明明了了人人工工合合成成的的牛牛胰胰岛岛素素与与天天然然牛牛胰胰岛岛素素完完全全融融为为一一体体，它它们们是是同同一一种种物物质质这这种种把把放放射射性性同同位位素素的的原原子子掺掺到到其其他他物物质质中中去去，让让它它们们一一起起运运动动、迁迁移移，再再用用放放射射性性探探测测仪仪器器进进行行追追踪踪，就就可可以以知知道道放放射射性性原原子子通通过过什什么么路路径径，运运动动到到哪哪里里了了，是是怎怎样样分分布布的的，从从而而可可以以了了解解某某些些不不容容

18、易易察察明明的的情情况况或或规规律律，人人们们把把作作这这种用途的放射性同位素叫做示踪原子种用途的放射性同位素叫做示踪原子第25页/共39页【答案】【答案】见精讲精析见精讲精析【题题后后反反思思】这这是是一一道道运运用用放放射射线线的的特特性性解解决决实实际际问问题题的的试试题题要要求求同同学学们们对对这这三三种种射射线线的的穿穿透透性性有有所所了了解解，并并具具有有一一定定的的表表达达能能力力放放射射源源放放出出的的三三种种射射线线的的贯贯穿穿本本领领不不同同，如如果果遮遮挡挡物物的的厚厚度度不不同同，会会引引起起贯贯穿穿后后射射线线的的强强度度发生变化，利用这一特点，可实现自动控制发生变化

19、，利用这一特点，可实现自动控制第26页/共39页变变式式训训练练1在在放放射射性性同同位位素素的的应应用用中中，下下列列做做法正确的是法正确的是()A应该用应该用射线探测物体的厚度射线探测物体的厚度B应该用应该用粒子放射源制成粒子放射源制成“烟雾报警器烟雾报警器”C医医院院在在利利用用放放射射线线诊诊断断疾疾病病时时用用半半衰衰期期较较长长的放射性同位素的放射性同位素D放放射射育育种种利利用用射射线线照照射射种种子子使使遗遗传传基基因因发发生变异生变异第27页/共39页解解析析：选选D.由由于于粒粒子子的的穿穿透透能能力力很很弱弱，无无法法用用其其探探测测物物体体的的厚厚度度，故故A错错误误；

20、烟烟雾雾报报警警器器是是利利用用射射线线的的电电离离作作用用，而而粒粒子子的的电电离离作作用用很很弱弱，故故B错错误误；由由于于人人体体长长期期接接触触放放射射性性元元素素会会影影响响健健康康，因因此此诊诊断断疾疾病病时时应应该该利利用用半半衰衰期期短短的的同同位位素素，故故C错错误误；放放射射育育种种是是利利用用射射线线照照射射种种子改变遗传基因，故子改变遗传基因，故D正确正确第28页/共39页类型二类型二对质能方程的理解对质能方程的理解 为为纪纪念念爱爱因因斯斯坦坦对对物物理理学学的的巨巨大大贡贡献献，联联合合国国将将2005年年定定为为“国国际际物物理理年年”对对于于爱爱因因斯斯坦坦提提

21、出出的的质质能能方方程程Emc2，下下列列说说法法中中不不正正确确的的是是()例例例例2 2第29页/共39页AEmc2表表明明物物体体具具有有的的能能量量与与其其质质量量成成正正比比B根根据据Emc2可可以以计计算算核核反反应应中中释释放放的的核核能能C一一个个中中子子和和一一个个质质子子结结合合成成氘氘核核时时，释释放放出出核能，表明此过程中出现了质量亏损核能，表明此过程中出现了质量亏损DEmc2中的中的E是发生核反应中释放的核能是发生核反应中释放的核能第30页/共39页【精精讲讲精精析析】Emc2中中的的E表表示示物物体体具具有有的的总总能能量量，m表表示示物物体体的的质质量量，故故A说

22、说法法正正确确；对对于于Emc2表表示示的的意意义义是是当当物物体体的的能能量量增增加加或或减减小小E时时，它它的的质质量量也也会会相相应应地地增增加加或或减减少少m，故故B说说法法正正确确，只只有有当当出出现现质质量量亏亏损损时时，才才能能释释放放核核能能，故故C说说法法正正确确；公公式式Emc2中中，E的的质质量量为为m的的物物体体所所对对应应的的能能量量，而而非非核核反反应应中中释释放放的能量，的能量，D错误，故选错误，故选D.【答案】【答案】D第31页/共39页变变式式训训练练2关关于于质质能能方方程程，下下列列哪哪些些说说法法是是正正确的确的()A质质量量减减少少，能能量量就就会会增

23、增加加，在在一一定定条条件件下下质质量转化为能量量转化为能量B物物体体获获得得一一定定的的能能量量，它它的的质质量量也也相相应应地地增增加一定值加一定值C物物体体一一定定有有质质量量，但但不不一一定定有有能能量量，所所以以质质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D某某一一定定量量的的质质量量总总是是与与一一定定量量的的能能量量相相联联系系的的第32页/共39页解解析析：选选BD.质质能能方方程程Emc2表表明明某某一一定定量量的的质质量量与与一一定定量量的的能能量量是是相相联联系系的的，当当物物体体获获得得一一定定的的能能量量，即即能能量量增增加加某某一一定定值

24、值时时，它它的的质质量量也也相相应应增增加加一一定定值值，并并可可根根据据Emc2进进行行计算，所以计算，所以B、D正确正确第33页/共39页类型三类型三核能的计算核能的计算例例例例3 3第34页/共39页【思思路路点点拨拨】解解答答本本题题的的前前提提是是首首先先必必须须判判断断核核反反应应过过程程中中，反反应应前前后后质质量量是是增增加加还还是是减减少少，再根据质能方程进行计算再根据质能方程进行计算【自自主主解解答答】反反应应前前总总质质量量MNMHe18.01140 u，反应后总质量反应后总质量MOMH18.01305 u，可可以以看看出出，反反应应后后总总质质量量增增加加，故故该该反反

25、应应是是吸吸收收能量的反应能量的反应第35页/共39页【答案】【答案】吸收能量吸收能量1.5 MeV吸吸收收的的能能量量利利用用Emc2来来计计算算，若若反反应应过过程程中中质量亏损质量亏损1 u，就会释放，就会释放931.5 MeV的能量，故：的能量，故：E(18.0130518.01140)931.5 MeV1.5 MeV.第36页/共39页变变式式训训练练3质质子子、中中子子和和氦氦核核的的质质量量分分别别为为m1、m2和和m3，真真空空中中的的光光速速为为c，当当质质子子和和中中子子结结合成氦核时，释放的能量是合成氦核时，释放的能量是()A(2m12m2)c2Bm3c2C(m32m12m2)c2 D(2m12m2m3)c2第37页/共39页解解析析：选选D.氦氦核核由由两两个个质质子子和和两两个个中中子子结结合合而而成成，结结合合时时总总质质量量减减小小，质质量量亏亏损损m(2m12m2m3)释放的能量为：释放的能量为：E(2m12m2m3)c2.第38页/共39页感谢观看！感谢观看！第39页/共39页