第一篇：高三物理教案 原子核衰變及半衰期

高三物理教案 原子核衰變及半衰期

原子核衰變及半衰期

新課標(biāo)要求

1、知識(shí)與技能

(1)了解天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律;

(2)知道三種射線的本質(zhì)，以及如何利用磁場(chǎng)區(qū)分它們;

(3)知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變;

(4)知道兩種衰變的基本性質(zhì)，并掌握原子核的衰變規(guī)律;

(5)理解半衰期的概念。

2、過(guò)程與方法

(1)能夠熟練運(yùn)用核衰變的規(guī)律寫(xiě)出核的衰變方程式;(2)能夠利用半衰期來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算(課后自學(xué))。

(3)通過(guò)觀察，思考，討論，初步學(xué)會(huì)探究的方法;

(4)通過(guò)對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)自學(xué)和歸納能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

(1)樹(shù)立正確的，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度;

(2)樹(shù)立辨證唯物主義的科學(xué)觀和世界觀。

教學(xué)重點(diǎn)：天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律，原子核的衰變規(guī)律及半衰期。

教學(xué)難點(diǎn)：知道三種射線的本質(zhì)，以及如何利用磁場(chǎng)區(qū)分它們及半衰期描述的對(duì)象。

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備(一)引入新課

本節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)新的一章：原子核。本章主要介紹了核物理的一些初步知識(shí)，核物理研究的是原子核的組成及其變化規(guī)律，是微觀世界的現(xiàn)象。讓我們走進(jìn)微觀世界，一起探索其中的奧秘!我們已經(jīng)知道原子由原子核與核外電子組成。

那原子核內(nèi)部又是什么結(jié)構(gòu)呢?原子核是否可以再分呢?它是由什么微粒組成?用什么方法來(lái)研究原子核呢?

人類(lèi)認(rèn)識(shí)原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和它的變化規(guī)律，是從發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開(kāi)始的，1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見(jiàn)的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光。居里和居里夫人在貝克勒爾的建議下，對(duì)鈾和鈾的各種礦石進(jìn)行了深入研究，又發(fā)現(xiàn)了發(fā)射性更強(qiáng)的新元素。其中一種，為了紀(jì)念她的祖國(guó)波蘭而命名為釙(Po)，另一種命名為鐳(Ra)。

(二)進(jìn)行新課

1、天然放射現(xiàn)象(1)物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱(chēng)為放射性(radioactivity)。元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象，具有放射性的元素稱(chēng)為放射性元素。

(2)放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性。

2、射線到底是什么

那這些射線到底是什么呢?把放射源放入由鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細(xì)細(xì)的一束。在射線經(jīng)過(guò)的空間施加磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)射線如圖所示：(投影)

思考與討論：

①你觀察到了什么現(xiàn)象?為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象?

②如果 射線，射線都是帶電粒子流的話，根據(jù)圖判斷，他們分別帶什么電荷。

③如果不用磁場(chǎng)判斷，還可以用什么方法判斷三種射線的帶電性質(zhì)?

①射線分成三束，射線在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是受到力的作用。這個(gè)力是洛倫茲力，說(shuō)明其中的兩束射線是帶電粒子。

②根據(jù)左手定則，可以判斷 射線都是正電荷，射線是負(fù)電荷。

③帶電粒子在電場(chǎng)中要受電場(chǎng)力作用，可以加一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，也能判斷三種射線的帶電性質(zhì)，如圖：

我們已經(jīng)研究了這三種射線的帶電性質(zhì)，那么這些射線還有哪些性質(zhì)呢?請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文后填寫(xiě)表格?？磿?shū)總結(jié)。

小結(jié)：

①實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：元素具有放射性是由原子核本身的因素決定的，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。不管該元素是以單質(zhì)的形式存在，還是和其他元素形成化合物，或者對(duì)它施加壓力，或者升高它的溫度，它都具有放射性。

②三種射線都是高速運(yùn)動(dòng)的粒子，能量很高，都來(lái)自于原子核內(nèi)部，這也使我們認(rèn)識(shí)到原子核蘊(yùn)藏有巨大的核能，原子核內(nèi)也有其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

例題：下列說(shuō)法正確的是()

A.射線粒子和電子是兩種不同的粒子 B.紅外線的波長(zhǎng)比X射線的波長(zhǎng)長(zhǎng)

3、原子核的衰變

(1)原子核的衰變

原子核放出或粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。我們把這種變化稱(chēng)為原子核的衰變。一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)。

(2)衰變

鈾238核放出一個(gè)粒子后，核的質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，變成新核--釷234核。那這種放出粒子的衰變叫做衰變。這個(gè)過(guò)程可以用衰變方程式來(lái)表示：23892U23490Th+42He

(3)衰變方程式遵守的規(guī)律

第一、質(zhì)量數(shù)守恒

第二、核電荷數(shù)守恒

衰變規(guī)律：AZXA-4Z-2Y+42He(4)衰變

釷234核也具有放射性，它能放出一個(gè)粒子而變成23491Pa(鏷)，那它進(jìn)行的是衰變，請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出釷234核的衰變方程式?粒子用0-1e表示。

釷234核的衰變方程式： 23490Th23491Pa+0-1e

衰變前后核電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)都守恒，新核的質(zhì)量數(shù)不會(huì)改變但核電荷數(shù)應(yīng)加1

衰變規(guī)律：AZXAZ+1Y+0-1e 提問(wèn)：衰變?nèi)绻此プ兎匠淌降囊?guī)律來(lái)寫(xiě)的話應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，但并不象衰變那樣容易理解，因?yàn)楹穗姾蓴?shù)要增加，學(xué)生會(huì)問(wèn)為什么會(huì)增加?哪來(lái)的電子?

原子核內(nèi)雖然沒(méi)有電子，但核內(nèi)的的質(zhì)子和中子是可以相互轉(zhuǎn)化的。當(dāng)核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)同時(shí)要產(chǎn)生一個(gè)電子：10n11H+0-1e 這個(gè)電子從核內(nèi)釋放出來(lái)，就形成了衰變?？梢钥闯鲂潞松倭艘粋€(gè)中子，卻增加了一個(gè)質(zhì)子，并放出一個(gè)電子。

(5)射線

是由于原子核在發(fā)生衰變和衰變時(shí)原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的光(能量)輻射，通常是伴隨射線和射線而產(chǎn)生。射線的本質(zhì)是能量。理解射線的本質(zhì)，不能單獨(dú)發(fā)生。

4、半衰期

提問(wèn)：閱讀教材半衰期部分放射性元素的衰變的快慢有什么規(guī)律?用什么物理量描述?這種描述的對(duì)象是誰(shuí)?

氡的衰變圖的投影：

m/m0=(1/2)n

學(xué)生交流閱讀體會(huì)：

(1)氡每隔3.8天質(zhì)量就減少一半。

(2)用半衰期來(lái)表示。

(3)大量的氡核。

總結(jié)：半衰期表示放射性元素的衰變的快慢;放射性元素的原子核，有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，叫做這種元素的半衰期;半衰期描述的對(duì)象是大量的原子核，不是個(gè)別原子核，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

例如：物理上的概率問(wèn)題

(拋硬幣)將1萬(wàn)枚硬幣拋在地上，那正反兩面的個(gè)數(shù)大概為5000對(duì)5000，但就某個(gè)硬幣來(lái)看要么是正面，要么是反面。這個(gè)事實(shí)告訴我們統(tǒng)計(jì)規(guī)律的對(duì)象僅僅對(duì)大量事實(shí)適用，對(duì)個(gè)別不適用。

元素的半衰期反映的是原子核內(nèi)部的性質(zhì)，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān)。簡(jiǎn)單介紹：

鐳226氡222的半衰期為1620年

鈾238釷234的半衰期為4.5億年

說(shuō)明：一種元素的半衰期與這種元素是以單質(zhì)形式還是以化合物形式存在，或者加壓，增溫均不會(huì)改變。

教師給出課堂鞏固練習(xí)題

例1：配平下列衰變方程

23492U23090Th+(42He)

23490U23491Pa+(0-1e)

例2：釷232(23290Th)經(jīng)過(guò)________次衰變和________次衰變，最后成為鉛208(20882Pb)分析：因?yàn)樗プ兏淖冊(cè)雍说馁|(zhì)量數(shù)而衰變不能，所以應(yīng)先從判斷衰變次數(shù)入手：

衰變次數(shù)= =6

每經(jīng)過(guò)1次衰變，原子核失去2個(gè)基本電荷，那么，釷核經(jīng)過(guò)6次衰變后剩余的電荷數(shù)與鉛核實(shí)際的電荷數(shù)之差，決定了衰變次數(shù)：

衰變次數(shù)= =4

第二篇：高三物理教案 光電效應(yīng)

高三物理教案 光電效應(yīng)

光電效應(yīng)

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

(2)知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。

(3)了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動(dòng)量

2、過(guò)程與方法：經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，驗(yàn)證物理規(guī)律。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

教學(xué)重點(diǎn)：光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

教學(xué)難點(diǎn)：愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

(一)引入新課

回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類(lèi)對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過(guò)程?

(多媒體投影，見(jiàn)課件。)光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進(jìn)一步說(shuō)明光還是橫波。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質(zhì)。然而，出人意料的是，正當(dāng)人們以為光的波動(dòng)理論似乎非常完美的時(shí)候，又發(fā)現(xiàn)了用波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋的新現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象。對(duì)這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問(wèn)題的研究，使得人們對(duì)光的又一本質(zhì)性認(rèn)識(shí)得到了發(fā)展。

(二)進(jìn)行新課

1、光電效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)演示1：(課件輔助講述)用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連)，使驗(yàn)電 器張角增大到約為 30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過(guò)的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么?(表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電)

概念：在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子。

2、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

(1)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

如圖所示，光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流。

概念：遏止電壓，將換向開(kāi)關(guān)反接，電場(chǎng)反向，則光電子離開(kāi)陰極后將受反向電場(chǎng)阻礙作用。當(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場(chǎng)力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值 Uc 時(shí)，光電流恰為0。Uc稱(chēng)遏止電壓。根據(jù)動(dòng)能定理，有：

(2)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

① 光電流與光強(qiáng)的關(guān)系：飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。

② 截止頻率c----極限頻率，對(duì)于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率c，當(dāng)入射光頻率c 時(shí)，電子才能逸出金屬表面;當(dāng)入射光頻率c時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。

③ 光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。從光開(kāi)始照射到光電子逸出所需時(shí)間10-9s。

3、光電效應(yīng)解釋中的疑難

經(jīng)典理論無(wú)法解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

經(jīng)典理論認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場(chǎng)強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說(shuō)，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動(dòng)能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流;頻率低于極限頻率時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)再大也沒(méi)有光電流。

光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時(shí)間，即需能量的積累過(guò)程。

為了解釋光電效應(yīng)，愛(ài)因斯坦在能量子假說(shuō)的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。

4、愛(ài)因斯坦的光量子假設(shè)

(1)內(nèi)容

光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為h的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)也是如此。也就是說(shuō)，頻率為 的光是由大量能量為 E =h的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運(yùn)動(dòng)。

(2)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程

在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)能 Ek。由能量守恒可得出：

W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱(chēng)為逸出功。Wk為光電子的最大初動(dòng)能。

(3)愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋

①光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。

②電子只要吸收一個(gè)光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時(shí)間的累積。

③從方程可以看出光電子初動(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系

④從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí)，可得極限頻率： 愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動(dòng)理論。

5、光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證

美國(guó)物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了光量子理論的正確。

6、展示演示文稿資料：愛(ài)因斯坦和密立根

由于愛(ài)因斯坦提出的光子假說(shuō)成功地說(shuō)明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過(guò)著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用

(1)光控繼電器 可以用于自動(dòng)控制，自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。

(2)光電倍增管

可對(duì)微弱光線進(jìn)行放大，可使光電流放大105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。

第三篇：高三物理教案：光電效應(yīng)

高三物理教案：光電效應(yīng)

【摘要】鑒于大家對(duì)查字典物理網(wǎng)十分關(guān)注，小編在此為大家搜集整理了此文高三物理教案：光電效應(yīng)，供大家參考!

本文題目：高三物理教案：光電效應(yīng)

光量子(光子)：E=h

實(shí)驗(yàn)結(jié)論 光子說(shuō)的解釋

1、每種金屬都有一個(gè)極限頻率入射光的頻率必須大于這個(gè)頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 電子從金屬表面逸出，首先須克服金屬原子核的引力做功(逸出功W)，要使入射光子的能量不小于W，對(duì)應(yīng)頻率 即是極限頻率。

2、光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大 電子吸收光子能量后，只有直接從金屬表面飛出的光電子，才具有最大初動(dòng)能即：

3、入射光照射到金屬板上時(shí)光電子的發(fā)射機(jī)率是瞬時(shí)的，一般不會(huì)超過(guò)10-9S 光照射金屬時(shí)，電子吸收一個(gè)光子(形成光電子)的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要積累能量的過(guò)程。

4、當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，射出的光電子作定向移動(dòng)時(shí)形成的光電流越大。

(1)產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件：①極;②hW

(2)發(fā)生光電效應(yīng)后，入射光的強(qiáng)度與產(chǎn)生的光電流成正比。

(3)光電效應(yīng)方程 ,W=h

(4)光電管的應(yīng)用

能級(jí)

一、核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典物理的矛盾

(1)根據(jù)經(jīng)典物理的觀點(diǎn)推斷：①在軌道上運(yùn)動(dòng)的電子帶有電荷，運(yùn)動(dòng)中要輻射電磁波。②電子損失能量，它的軌道半徑會(huì)變小，最終落到原子核上。

③由于電子軌道的變化是連續(xù)的，輻射的電磁波的頻率也會(huì)連續(xù)變化。

事實(shí)上：①原子是穩(wěn)定的;②輻射的電磁波頻率也只是某些確定值。

二、玻爾理論

①軌道量子化：電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。對(duì)應(yīng)的氫原子的軌道半徑為：rn=n2r1(n=1,2,3,)，r1=0.5310-10m。

②能量狀態(tài)量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)的能量值叫能級(jí)，能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其它狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。原子處于稱(chēng)為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí),雖然電子做加速運(yùn)動(dòng),但并不向外輻射能量.氫原子的各能量值為： ③躍遷假說(shuō)：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)要輻射(或吸收)一定頻率的光子，即：h=Em-En

三、光子的發(fā)射和吸收

(1)原子處于基態(tài)時(shí)最穩(wěn)定，處于較高能級(jí)時(shí)會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，經(jīng)過(guò)一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)，躍遷時(shí)以光子的形式放出能量。

(2)原子在始末兩個(gè)能級(jí)Em和Enn)間躍遷時(shí)發(fā)射光子的頻率為，其大小可由下式?jīng)Q定：h=Em-En。

(3)如果原子吸收一定頻率的光子，原子得到能量后則從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷。

(4)原子處于第n能級(jí)時(shí)，可能觀測(cè)到的不同波長(zhǎng)種類(lèi)N為：

考點(diǎn)分析：

考點(diǎn)：波爾理論：定態(tài)假設(shè);軌道假設(shè);躍遷假設(shè)。

考點(diǎn)：h=Em-En

考點(diǎn)：原子處于第n能級(jí)時(shí)，可能觀測(cè)到的不同波長(zhǎng)種類(lèi)N為：

考點(diǎn)：原子的能量包括電子的動(dòng)能和電勢(shì)能(電勢(shì)能為電子和原子共有)即：原子的能量En=EKn+EPn.軌道越低，電子的動(dòng)能越大，但勢(shì)能更小，原子的能量變小。

電子的動(dòng)能：，r越小，EK越大。

原子物理

一、原子的核式結(jié)構(gòu)

二、天然放射現(xiàn)象、衰變

衰變次數(shù)的計(jì)算方法：根據(jù)質(zhì)量數(shù)的變化計(jì)算次數(shù)，其次數(shù)n=質(zhì)量數(shù)的變化量/4;根據(jù)電荷數(shù)的變化，計(jì)算衰變次數(shù)。中子數(shù)的變化量=2衰變次數(shù)+衰變次數(shù)。

三、半衰期的計(jì)算 半衰期計(jì)算公式:;m為剩余質(zhì)量;mO為原有質(zhì)量;t為衰變時(shí)間;為半衰期。

四、核反應(yīng)方程

五、核能的計(jì)算

核反應(yīng)釋放的核能：

E=mc2或E=m931.5Mev

第四篇：高三物理教案：動(dòng)量守恒教案

高三物理教案：動(dòng)量守恒教案

動(dòng)量

1、動(dòng)量:運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量.是矢量,方向與速度方向相同;動(dòng)量的合成與分解,按平行四邊形法則、三角形法則.是狀態(tài)量;通常說(shuō)物體的動(dòng)量是指運(yùn)動(dòng)物體某一時(shí)刻的動(dòng)量,計(jì)算物體此時(shí)的動(dòng)量應(yīng)取這一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。是相對(duì)量;物體的動(dòng)量亦與參照物的選取有關(guān),常情況下,指相對(duì)地面的動(dòng)量。單位是kg

2、動(dòng)量和動(dòng)能的區(qū)別和聯(lián)系

①動(dòng)量的大小與速度大小成正比,動(dòng)能的大小與速度的大小平方成正比。即動(dòng)量相同而質(zhì)量不同的物體,其動(dòng)能不同;動(dòng)能相同而質(zhì)量不同的物體其動(dòng)量不同。

②動(dòng)量是矢量,而動(dòng)能是標(biāo)量。因此,物體的動(dòng)量變化時(shí),其動(dòng)能不一定變化;而物體的動(dòng)能變化時(shí),其動(dòng)量一定變化。

③因動(dòng)量是矢量,故引起動(dòng)量變化的原因也是矢量,即物體受到外力的沖量;動(dòng)能是標(biāo)量,引起動(dòng)能變化的原因亦是標(biāo)量,即外力對(duì)物體做功。

④動(dòng)量和動(dòng)能都與物體的質(zhì)量和速度有關(guān),兩者從不同的角度描述了運(yùn)動(dòng)物體的特性,且二者大小間存在關(guān)系式:P2=2mEk

3、動(dòng)量的變化及其計(jì)算方法

動(dòng)量的變化是指物體末態(tài)的動(dòng)量減去初態(tài)的動(dòng)量,是矢量,對(duì)應(yīng)于某一過(guò)程(或某一段時(shí)間),是一個(gè)非常重要的物理量,其計(jì)算方法:

(1)P=Pt一P0,主要計(jì)算P0、Pt在一條直線上的情況。

(2)利用動(dòng)量定理 P=Ft,通常用來(lái)解決P0、Pt;不在一條直線上或F為恒力的情況。

二、沖量

1、沖量:力和力的作用時(shí)間的乘積叫做該力的沖量.是矢量,如果在力的作用時(shí)間內(nèi),力的方向不變,則力的方向就是沖量的方向;沖量的合成與分解,按平行四邊形法則與三角形法則.沖量不僅由力的決定,還由力的作用時(shí)間決定。而力和時(shí)間都跟參照物的選擇無(wú)關(guān),所以力的沖量也與參照物的選擇無(wú)關(guān)。單位是N

2、沖量的計(jì)算方法

(1)I=Ft.采用定義式直接計(jì)算、主要解決恒力的沖量計(jì)算問(wèn)題。

(2)利用動(dòng)量定理 Ft=P.主要解決變力的沖量計(jì)算問(wèn)題,但要注意上式中F為合外力(或某一方向上的合外力)。

三、動(dòng)量定理

1、動(dòng)量定理:物體受到合外力的沖量等于物體動(dòng)量的變化.Ft=mv/一mv或 Ft=p/-p;該定理由牛頓第二定律推導(dǎo)出來(lái):(質(zhì)點(diǎn)m在短時(shí)間t內(nèi)受合力為F合,合力的沖量是F合質(zhì)點(diǎn)的初、未動(dòng)量是 mv0、mvt,動(dòng)量的變化量是P=(mv)=mvt-mv0.根據(jù)動(dòng)量定理得:F合=(mv)/t)

2.單位:牛秒與千克米/秒統(tǒng)一:l千克米/秒=1千克米/秒2秒=牛

3.理解:(1)上式中F為研究對(duì)象所受的包括重力在內(nèi)的所有外力的合力。

(2)動(dòng)量定理中的沖量和動(dòng)量都是矢量。定理的表達(dá)式為一矢量式,等號(hào)的兩邊不但大小相同,而且方向相同,在高中階段,動(dòng)量定理的應(yīng)用只限于一維的情況。這時(shí)可規(guī)定一個(gè)正方向,注意力和速度的正負(fù),這樣就把大量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。

(3)動(dòng)量定理的研究對(duì)象一般是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)。求變力的沖量時(shí),可借助動(dòng)量定理求,不可直接用沖量定義式.4.應(yīng)用動(dòng)量定理的思路:

(1)明確研究對(duì)象和受力的時(shí)間(明確質(zhì)量m和時(shí)間t);

(2)分析對(duì)象受力和對(duì)象初、末速度(明確沖量I合,和初、未動(dòng)量P0,Pt);

(3)規(guī)定正方向,目的是將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算;(4)根據(jù)動(dòng)量定理列方程

(5)解方程。

四、動(dòng)量定理應(yīng)用的注意事項(xiàng)

1.動(dòng)量定理的研究對(duì)象是單個(gè)物體或可看作單個(gè)物體的系統(tǒng),當(dāng)研究對(duì)象為物體系時(shí),物體系的總動(dòng)量的增量等于相應(yīng)時(shí)間內(nèi)物體系所受外力的合力的沖量,所謂物體系總動(dòng)量的增量是指系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)的體動(dòng)量變化量的矢量和。而物體系所受的合外力的沖量是把系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體所受的一切外力的沖量的矢量和。

2.動(dòng)量定理公式中的F是研究對(duì)象所受的包括重力在內(nèi)的所有外力的合力。它可以是恒力,也可以是變力。當(dāng)合外力為變力時(shí)F則是合外力對(duì)作用時(shí)間的平均值。

3.動(dòng)量定理公式中的(mv)是研究對(duì)象的動(dòng)量的增量,是過(guò)程終態(tài)的動(dòng)量減去過(guò)程始態(tài)的動(dòng)量(要考慮方向),切不能顛倒始、終態(tài)的順序。

4.動(dòng)量定理公式中的等號(hào)表明合外力的沖量與研究對(duì)象的動(dòng)量增量的數(shù)值相等,方向一致,單位相同。但考生不能認(rèn)為合外力的沖量就是動(dòng)量的增量,合外力的沖量是導(dǎo)致研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)改變的外因,而動(dòng)量的增量卻是研究對(duì)象受外部沖量作用后的必然結(jié)果。

5.用動(dòng)量定理解題,只能選取地球或相對(duì)地球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體做參照物。忽視沖量和動(dòng)量的方向性,造成I與P正負(fù)取值的混亂,或忽視動(dòng)量的相對(duì)性,選取相對(duì)地球做變速運(yùn)動(dòng)的物體做參照物,是解題錯(cuò)誤的常見(jiàn)情況。

第五篇：高三物理教案 核力與核能

高三物理教案 核力與核能

核力與核能

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)知道核力的概念、特點(diǎn)及自然界存在的四種基本相互作用;

(2)知道穩(wěn)定原子核中質(zhì)子與中子的比例隨著原子序數(shù)的增大而減小;

(3)理解結(jié)合能的概念，知道核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損;

(4)知道愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，理解質(zhì)量與能量的關(guān)系。

2、過(guò)程與方法

(1)會(huì)根據(jù)質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的概念計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能;

(2)培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、推理能力、及物理計(jì)算能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

(1)使學(xué)生樹(shù)立起實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)理論對(duì)實(shí)踐有著指導(dǎo)和預(yù)見(jiàn)作用的能力;

(2)認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)和利用核能對(duì)解決人類(lèi)能源危機(jī)的重要意義。

教學(xué)重點(diǎn)：質(zhì)量虧損及愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程的理解。

教學(xué)難點(diǎn)：結(jié)合能的概念、愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程、質(zhì)量與能量的關(guān)系。

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。

(一)引入新課 提問(wèn)1：氦原子核中有兩個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子質(zhì)量為mp=1.6710-27kg，帶電量為元電荷e=1.610-19C，原子核的直徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，那么兩個(gè)質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力與萬(wàn)有引力兩者相差多少倍?(兩者相差1036倍)

提問(wèn)2：在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力為萬(wàn)有引力的1036倍，那么質(zhì)子為什么能擠在一起而不飛散?會(huì)不會(huì)在原子核中有一種過(guò)去不知道的力，把核子束縛在一起了呢?今天就來(lái)學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容。

(二)進(jìn)行新課

1、核力與四種基本相互作用

提示：20世紀(jì)初人們只知道自然界存在著兩種力：一種是萬(wàn)有引力，另一種是電磁力(庫(kù)侖力是一種電磁力)。在相同的距離上，這兩種力的強(qiáng)度差別很大。電磁力大約要比萬(wàn)有引力強(qiáng)1036倍。

基于這兩種力的性質(zhì)，原子核中的質(zhì)子要靠自身的引力來(lái)抗衡相互間的庫(kù)侖斥力是不可能的。核物理學(xué)家猜想，原子核里的核子間有第三種相互作用存在，即存在著一種核力，是核力把核子緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核，后來(lái)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了科學(xué)家的猜測(cè)。

提問(wèn)1：那么核力有怎樣特點(diǎn)呢?

(1)核力特點(diǎn)：

第一、核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。

第二、核力是短程力，作用范圍在1.510-15 m之內(nèi)。

第三、核力存在于核子之間，每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱(chēng)為核力的飽和性。

總結(jié)：除核力外，核物理學(xué)家還在原子核內(nèi)發(fā)現(xiàn)了自然界的第四種相互作用弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核衰變的原因，即引起中子轉(zhuǎn)變質(zhì)子的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強(qiáng)力更短，為10-18m，作用強(qiáng)度則比電磁力小。

(2)四種基本相互作用力： 弱力、強(qiáng)力、電磁力、引力和分別在不同的尺度上發(fā)揮作用：

①弱力(弱相互作用)：弱相互作用是引起原子核衰變的原因短程力;

②強(qiáng)力(強(qiáng)相互作用)：在原子核內(nèi)，強(qiáng)力將核子束縛在一起短程力;

③電磁力：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原了結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液 體和固體長(zhǎng)程力;

④引力：引力主要在宏觀和宇觀尺度上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。是引力使行星繞著恒星轉(zhuǎn)，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，決定著宇宙的現(xiàn)狀長(zhǎng)程力。

2、原子核中質(zhì)子與中子的比例

隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)。

思考：隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)有怎樣的關(guān)系?(隨著原子序數(shù)的增加，較輕的原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較重的原子核中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多)

思考：為什么隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)?

提示：學(xué)生從電磁力和核力的作用范圍去考慮。

總結(jié)：

若質(zhì)子與中子成對(duì)地人工構(gòu)建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以當(dāng)原子核增大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了;

若只增加中子，中子與其他核子沒(méi)有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。

由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間恨本沒(méi)有核力的作用，這時(shí)候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。因此只有200多種穩(wěn)定的原子核長(zhǎng)久地留了下來(lái)。

3、結(jié)合能

由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，原子核是一個(gè)堅(jiān)固的集合體。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，或者需要巨大的能量。例如用強(qiáng)大的光子照射氘核，可以使它分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子。

從實(shí)驗(yàn)知道只有當(dāng)光子能量等于或大于2.22MeV時(shí)，這個(gè)反應(yīng)才會(huì)發(fā)生。相反的過(guò)程一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，要放出2.22MeV的能量。這表明要把原子核分開(kāi)成核子要吸收能量，核子結(jié)合成原子核要放出能量，這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能。

原子核越大，它的結(jié)合能越高，因此有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱(chēng)做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。

那么如何求原子核的結(jié)合能呢?愛(ài)因斯坦從相對(duì)論得出了物體能量與它的質(zhì)量的關(guān)系，指出了求原子核的結(jié)合能的方法。

4、質(zhì)量虧損

(1)質(zhì)量虧損

科學(xué)家研究證明在核反應(yīng)中原子核的總質(zhì)量并不相等，例如精確計(jì)算表明：氘核的質(zhì)量比一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量之和要小一些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯的表現(xiàn)出來(lái)。

回顧質(zhì)量、能量的定義、單位，向?qū)W生指出質(zhì)量不是能量、能量也不是質(zhì)量，質(zhì)量不能轉(zhuǎn)化能量，能量也不能轉(zhuǎn)化質(zhì)量，質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度。

(2)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程： E=mc2

相對(duì)論指出，物體的能量(E)和質(zhì)量(m)之間存在著密切的關(guān)系，即E=mc2式中，c為真空中的光速。愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程表明：物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比。由于c2這個(gè)數(shù)值十分巨大，因而物體的能量是十分可觀的。

(3)核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量：△E=△m c2

物體貯藏著巨大的能量是不容置疑的，但是如何使這樣巨大的能量釋放出來(lái)?從愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程同樣可以得出，物體的能量變化△E與物體的質(zhì)量變化△m的關(guān)系：△E=mc2

單個(gè)的質(zhì)子、中子的質(zhì)量已經(jīng)精確測(cè)定。用質(zhì)譜儀或其他儀器測(cè)定某種原子核的質(zhì)量，與同等數(shù)量的質(zhì)子、中子的質(zhì)量之和相比較，看一看兩條途徑得到的質(zhì)量之差，就能推知原子核的結(jié)合能。

說(shuō)明：

①物體的質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，質(zhì)量虧損指的是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。

②質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，只是靜止質(zhì)量的減少。

③在核反應(yīng)中仍然遵守質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律。

④質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度。

閱讀原子核的比結(jié)合能，指出中等大小的核的比結(jié)合能最大(平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大)，這些核最穩(wěn)定。另一方面如果使較重的核分裂成中等大小的核，或者把較小的核合并成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會(huì)增加，這樣可以釋放能量供人使用。

鞏固練習(xí)

已知：1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.007 277u，1個(gè)中子的質(zhì)量mn=1.008 665u.氦核的質(zhì)量為4.001 509 u.這里u表示原子質(zhì)量單位，1 u=1.660 56610-27 kg.由上述數(shù)值，計(jì)算2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成氦核時(shí)釋放的能量。(28.3MeV)