2017教科版高中物理选修(3-5)3.3-4《放射性的应用、危害与防护》word学案.doc

1、课题： 3.4 放射性的应用、危害与防护 3.4 原子核的结合能 姓 名： 学号： 班级：高二（ ）班 知识与技能目标： 1、知道放射性同位素的特性与应用，了解放射性污染及如何防护。 2、知道什么是结合能、比结合能，并且会进行计算。 教学重点、难点： 导导 学学 过过 程程 新授： 一、放射性的应用 1、利用射线的特性（阅读课本总结） （1） 射线： （2） 射线： （3） 射线： 2、作为示踪原子 由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质，如果在某种元 素掺进一些放射性同位素，那么元素无论走到哪里，它的放射性同位素也经过同样的过 程而放射性元素不断放出射线，再利用仪器探测

2、这些射线，即可知道元素的行踪 例如：在给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，可以知道农作物在各季节 吸收含有哪种元素的肥料，吸收多少 利用示踪原子还可以检查输油管道上的漏油位置在生物学研究方面同位素示踪技术 也起着十分重要的作用，如结晶牛胰岛素的人工合成以及遗传密码，细胞膜受体，RNA DNA 逆转录等，使生物化学从静态进入动态，从细胞水平进入分子水平，使人类对生命 基本现象的认识开辟了一条新的途径 3、利用衰变特性（考古） 4、其他应用勘探矿藏、寻找石油等。 二、放射性的危害与防护 过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用，如原子弹爆炸，核 电站泄露等为了防止一些人工合

3、成的放射性物质以及一些天然物质所放出的过量放射性 对人类和自然界的破坏，人们需要采取有效的防范措施如：核电站的核反应堆外层用厚 厚的水泥来防止放射线的外泄；用过的核废料要放在很厚的重金属箱内，并埋在深海里等。 天然放射线组成： （1） 。 （2） 。 防护基本方法： ； ； ； ； 三、原子核的结合能 1、结合能： 。 2、由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固的集合体。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。例如用强大的 光子照射氘核，可以使 它分解为一个质子和一个中子。 从实验知道只有当光子能量等于或大于 2.22MeV 时，这个反应才会发生 . 相反的过

4、程一个质子和一个中子结合成氘核，要放出 2.22MeV 的能量。 四、原子核结合能的计算 1、质量亏损： 。 注意质量亏损，是核反应前的原子核的总质量减去核反应后的原子核的总质量叫 做质量亏损， 。前前m 造成反应前后原子核的总质量不守恒的原因是：产物中的光子或其它粒子带走了一些 质量。 （1）质量亏损不是质量转化为能量，也不是质量的消失。 （2）核反应前后的总质量是守恒的。只是核反应前后的核的总质量不守恒了。 2、爱因斯坦质能方程：Emc 2 3、核反应中由于质量亏损而释放的能量： E= m c2 例题 1已知 1 个质子的质量 mp=1.007 277u，1 个中子的质量 mn=1.008

5、 665u.氦核的质量 为 4.001 509 u. 这里 u 表示原子质量单位， 1 u=1.660 56610-27 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） 五、比结合能曲线 1、比结合能 2、中等大小的核的比结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大) ，这些核最稳定。另一方 面如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比 结合能都会增加，这样可以释放能量供人使用。 例题 2雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（v。 ）而获得了 2002 年度诺 贝尔物理学奖他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满

6、615t 四氯乙烯（C 2Cl4）溶 液的巨桶电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 e Cl Ar 十 e 37 17 37 18 0 1 已知 Cl 核的质量为 36.95658 u， Ar 核的质量为 36.95691 u， e 的质量为 0.00055 37 17 37 18 0 1 u，1 u 质量对应的能量为 931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子 的最小能量为（ ） （A）0.82 Me V （B）0.31 MeV （C）1.33 MeV （D）0.51 MeV 解析： 例题 3质子、中子和氘核的质量分别为 、 、 ，质子和中子结合成氘

7、核时， 发出 射线，已知普朗克恒量为，真空中光速为，则 射线的频率 _ 解析： 例题 4核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。 近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用 核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢） 聚合成氦，并释放一个中子了。若已知氘原子的质量为 2.0141u，氚原子的质量为 3.0160u，氦原子的质量为 4.0026u，中子的质量为 1.0087u，1u=1.6610 -27kg。 写出氘和氚聚合的反应方程。 试计算这个核反应释放出来的能量。 若建一座功率为 3.010

8、5kW 的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能， 每年要消耗多少氘的质量？（一年按 3.2107s 计算，光速 c=3.00108m/s，结果取二位有 效数字） 解析： 质量检测 1、1965 年，我国科学家首次用人工方法合成的结晶牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物 质，所使用的鉴别技术是（ ） A光谱分析 B同位素示踪原子 C化学分析 D测定介电常数 2、用射线检查金属内部有无砂眼和裂纹所根据的物理原理是（ ） A利用 射线的电离本领 B利用 射线的贯穿本领 C利用 射线的带电性质 D利用射线对生物体的物理、化学效应 3、下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子（ ） A 射线探伤

9、 B利用放射性元素碘 131 的放射线，检测地下输油管道的漏油情况 C利用钴 60 治疗肿瘤 D把含有放射性元素的肥料给农作物施肥，用检测放射性的办法确定放射性元素在农 作物体内的吸收和分布情况，找出合理的施肥规律 4、已知质子和中子结合成氘核时的质量亏损为 0.004010-27kg，则此过程中释放的能量 为多少？已知：c=2.997910 8m/s 1eV=1.602210-19J 5、静止的锂核 在俘获一个中子后，生成一个氘核和一个 粒子，并释放 4.8MeV 能Li53 量 （1）写出核反应方程式； （2）计算反应过程中的质量亏损 6、计算 2 个质子和 2 个中子结合成氦核时释放的能量。m p=1.007277 u， mn=1.008665 u.，氦核的质量为 4.001509 u. 7、氘核的质量为 mD=2.013553 u，中子质量 mn=1.008665 u，质子质量 mp=1.007277 u。计 算一个中子和一个质子结合成氘核时释放的核能.