高中牛頓第二定律教案

第5章第1節(jié)光電效應(yīng)第2節(jié)康普頓效應(yīng)教師用書。

俗話說，居安思危，思則有備，有備無患。準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容，幫助教師能夠井然有序的進行教學(xué)。所以你在寫教案時要注意些什么呢？以下是小編為大家精心整理的“第5章第1節(jié)光電效應(yīng)第2節(jié)康普頓效應(yīng)教師用書”，希望能對您有所幫助，請收藏。

擴展閱讀

光電效應(yīng) 光子

教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
（1）知道光電效應(yīng)現(xiàn)象
（2）知道光子說的內(nèi)容，會計算光子頻率與能量間的關(guān)系
（3）會簡單地用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象
（4）知道光電效應(yīng)現(xiàn)象的一些簡單應(yīng)用

能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力

教學(xué)建議

教材分析

分析一：課本中先介紹光電效應(yīng)現(xiàn)象，再學(xué)習(xí)光子說，最后用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。本節(jié)內(nèi)容說明光具有粒子性，從而引出量子論的基本知識。
分析二：光電效應(yīng)有如下特點：①光電效應(yīng)在極短的時間內(nèi)完成；②入射光的頻率大于金屬的極限頻率才會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；③在已經(jīng)發(fā)生光電效應(yīng)的條件下，逸出的光電子的數(shù)量跟入射光的強度成正比；④在已經(jīng)發(fā)生光電效應(yīng)的條件下，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大。

教法建議
建議一：對于光電效應(yīng)現(xiàn)象先要求學(xué)生記住光電效應(yīng)的實驗現(xiàn)象，然后運用光子說去解釋它，這樣可以加深學(xué)生的理解。
建議二：學(xué)生應(yīng)該會根據(jù)逸出功求發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率，但可以不要求運用愛因斯坦光電效應(yīng)方程進行計算。

教學(xué)設(shè)計示例
光電效應(yīng)、光子

教學(xué)重點：光電效應(yīng)現(xiàn)象

教學(xué)難點：運用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象

示例：

一、光電效應(yīng)

1、演示光電效應(yīng)實驗，觀察實驗現(xiàn)象

2、在光的照射下物體發(fā)射光子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)

3、現(xiàn)象：

（1）光電效應(yīng)在極短的時間內(nèi)完成；

（2）入射光的頻率大于金屬的極限頻率才會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；

（3）在已經(jīng)發(fā)生光電效應(yīng)的條件下，逸出光電子的數(shù)量跟入射光的強度成正比；

（4）在已經(jīng)發(fā)生光電效應(yīng)的條件下，光電子最大初動能隨入射光頻率的增大而增大。

4、學(xué)生看書上表格常見金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率

5、提出問題：為什么會發(fā)生3中的現(xiàn)象

二、光子說

1、普朗克的量子說

2、愛因斯坦的光子說

在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份份的，每一份叫做光量子，簡稱光子。

三、用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象

先由學(xué)生閱讀課本上的解釋過程，然后教師提出問題，由學(xué)生解釋。

四、光電效應(yīng)方程

1、逸出功

2、愛因斯坦光電效應(yīng)方程

對一般學(xué)生只需簡單介紹

對層次較好的學(xué)生可以練習(xí)簡單計算，深入理解方程的意義

例題：用波長200nm的紫外線照射鎢的表面，釋放出的光電子中最大的動能是2.94eV.用波長為160nm的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子的最大動能是多少？

五、光電效應(yīng)的簡單應(yīng)用

六、作業(yè)

探究活動

題目：光電效應(yīng)的應(yīng)用
組織：分組
方案：分組利用光電二極管的特性制作小發(fā)明
評價：可操作性、創(chuàng)新性、實用性

光電效應(yīng)設(shè)計詳案

教學(xué)目的：

1、了解光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件、規(guī)律及光子學(xué)說．

2、了解光的量子性，會用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象．

能力目標(biāo)：

1、培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力，對實驗事實加以解釋的能力．

情感目標(biāo)：

1、引導(dǎo)學(xué)生探索知識之間的聯(lián)系，滲透了“當(dāng)理論與新的實驗事實不相符時，要根據(jù)事實建立新的理論”——即實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)思想．

教學(xué)用具：光電效應(yīng)演示器，應(yīng)急燈，紫外線燈，X射線管，感應(yīng)圈，靈敏檢流計．

教學(xué)重點和難點：從實驗現(xiàn)象總結(jié)出光電效應(yīng)的規(guī)律，經(jīng)典理論在解釋光電效應(yīng)遇到的困難．

課堂總體設(shè)計：

發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以演示實驗為基礎(chǔ)，逐步引導(dǎo)學(xué)生通過對演示現(xiàn)象的觀察，得出光電效應(yīng)的規(guī)律．通過對經(jīng)典波動理論無法解釋光電效應(yīng)的分析，培養(yǎng)學(xué)生運用已知知識分析新的事驗事實的能力，讓學(xué)生進一步體會到實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)．

教學(xué)過程：

一、課題引入

前幾節(jié)課我們了解了人們在研究光的本性過程提出的幾種有代表性的學(xué)說．（由于前面幾節(jié)內(nèi)容已經(jīng)涉及了光的微粒說和波動說的發(fā)展過程，可以簡單回顧）自從麥克斯韋提出光的電磁說，赫茲又用實驗證實了麥克斯韋的理論后，光的波動理論發(fā)展到了完善的地步．可是，光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)又給光的波動理論帶來了前所未有的困難．今天我們就來通過實驗研究光電效應(yīng)的規(guī)律，并且通過分析光電效應(yīng)的規(guī)律弄清為什么波動理論無法解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象．

二、新課進行．

1、介紹實驗裝置——演示實驗——觀察分析實驗現(xiàn)象

這一階段介紹什么是光電效應(yīng)．從演示入手，引導(dǎo)學(xué)生觀察并分析實驗現(xiàn)象，為下面的研究光電效應(yīng)規(guī)律作準(zhǔn)備．

介紹一下光電效應(yīng)實驗裝置．（分別介紹鋅板、銅網(wǎng)、高壓電源、檢流裝置，一邊介紹，一邊在黑板上畫出整個裝置的示意圖）

介紹裝置后畫出裝置示意圖——將具體的較復(fù)雜的實驗裝置變?yōu)楹喢鞯陌瀹?，突出了原理，有助于后面對實驗事實的進一步分析．

問題1：把高壓電源接通，檢流裝置接上，為什么檢流計不發(fā)生偏轉(zhuǎn)?

（電路還處于斷開狀態(tài)．鋅板和銅網(wǎng)之間．中間是空氣，不能導(dǎo)電．）

問題2：現(xiàn)在讓我們用紫外線照射鋅板，（介紹紫外線燈，用紫外照射鋅板，檢

（看到檢流計指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明電路中出現(xiàn)了電流．）

問題3：分析電流可能是哪種原因產(chǎn)生的?

（可能是紫外線使空氣電離，也可能是紫外線使鋅板飛出了電子．）

教師用銅板代替鋅板，則指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這樣，排除排除了空氣被電離的可能性．

通過實驗現(xiàn)象總結(jié)：鋅板在紫外線的照射下，飛出了電子，這種物體在光照下有電子飛出的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)；在光照下從物體中飛出的電子叫光電子，電路中的電流叫光電流．

（板書：光電效應(yīng)，光電子，光電流）（板畫：光電效應(yīng)的形成過程）

2、研究光電效應(yīng)的規(guī)律

用應(yīng)急燈的可見光照射鋅板，而后用X射線照射鋅板，由于用可見光照射時無電流，用X射線照射時有電流．指出：可見光頻率較低，不能發(fā)生光電效應(yīng)，X射線頻率較高，可以發(fā)生光電效應(yīng)．

教師總結(jié)：可見光，紫外線，X射線都是電磁波，只是頻率高低不同．用不同頻率的各種電磁波照射同一種金屬板，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率低到一定程度后，不論怎樣增大入射光強度，怎樣延長照射時間，都無法發(fā)生光電效應(yīng)．這一頻率界限就叫極限頻率．

（板書：二、規(guī)律：任何一種金屬，都存在極限頻率，只有當(dāng)入射光時，才能發(fā)生光電效應(yīng)．）

問題4：發(fā)生光電效應(yīng)時，若將高壓電源去掉，檢流計中仍能發(fā)現(xiàn)有電流通過．這說明什么呢?

（飛出的電子不需要加速電壓，能從鋅板飛向銅網(wǎng)．這也說明飛出的電子具有一定的初速度，具有一定的初動能．）

問題5：光電子的這一初動能是從哪里來的呢?

（從入射光中獲得．用不同的光——不同頻率，不同光強——照射同一金屬．發(fā)現(xiàn)：光電子的最大初動能與入射光強度無關(guān)，只與入射光頻率有關(guān)，并且隨入射光頻率的增大而增大．）

（板書：2、光電子的最大初動能與入射光強度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大），這是光電效應(yīng)的第二條規(guī)律

讓學(xué)生觀察在能發(fā)生光電效應(yīng)的情況下，從光照開始到光電效應(yīng)發(fā)生，需要的時間長短．

（用X射線照射鋅板，讓X射線不斷地斷、續(xù)照射，檢流計指針的偏轉(zhuǎn)也斷、續(xù)發(fā)生）

問題6：大家看到的現(xiàn)象說明了什么問題?

（光電效應(yīng)發(fā)生非?？欤茖W(xué)家用儀器測出了光電效應(yīng)的發(fā)生時間，在s以下．在這段時間中，光只能通過約20-30cm的距離．可以說光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的．）

板書（3、光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的．）

教師講解：通過研究的光電效應(yīng)的第二條規(guī)律中，我們知道入射光強不影響光電子的最大初動能．

問題7：入射光強不影響光電子的最大初動能，那么入射光強可以對什么發(fā)生影響呢?

（把紫外線管靠近鋅板，改變紫外線管與鋅板的距離，檢流計指針偏轉(zhuǎn)幅度相應(yīng)地發(fā)生變化）這個現(xiàn)象說明什么?（說明入射光強度增大時，光電流強度也增大．精確的實驗表明，光電流強度與入射光強度成正比關(guān)系，這是光電效應(yīng)的第4條規(guī)律．）

（板書：4、光電流隨入射光強度的增大而增大．）

通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析，得出了光電效應(yīng)的規(guī)律．通過閱讀課本，讓學(xué)生熟悉這4條規(guī)律．看表格思考下列問題：

（1）某光恰能使鋅發(fā)生光電效應(yīng)，那么能使課本中表格內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應(yīng)?

（2）表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應(yīng)?

（3）為什么各種金屬的極限頻率不同?）

3、波動理論在解釋光電效應(yīng)時的矛盾

為什么說光的波動理論無法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律？從光電效應(yīng)的發(fā)生過程來看，電子吸收入射光能量后才能掙脫原子核的束縛，所以我們應(yīng)從能量的角度來分析光效應(yīng)．光的波動理論是這樣描述光的能量的：（1）能量是連續(xù)的；（2）振幅（光強）越大，光能越大，光的能量與頻率無關(guān)．大家想一想，波動理論為什么無法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律?

（1）我們先來分析第一條規(guī)律：存在極限頻率．

按波動理論，不論什么頻率的光，只要光強足夠大，就應(yīng)該發(fā)生光電效應(yīng)，不應(yīng)存在極限頻率．

（板書：波動理論的困難：1、不應(yīng)存在極限頻率）

（2）波動理論能解釋光電子的最大初動能與入射光強無關(guān)嗎?

按波動理論，入射光強越大，光能越大，飛出的光電子初動能就應(yīng)越大．事實是光電子的最大初動能僅與入射光頻率有關(guān)．

（板書：2、光電子最大初動能的大小應(yīng)與光強有關(guān)，與無關(guān)）

（3）光電效應(yīng)幾乎是瞬時發(fā)生的．也就是說，不論入射光強多么弱，只要，就立即能發(fā)生光電效應(yīng)．光太弱時，按波動理論，要達(dá)到使光電子飛出的能量，要有一個能量積累過程．事實上光電效應(yīng)幾乎瞬時發(fā)生說明一旦發(fā)生光電效應(yīng)，幾乎不需要能量的積累過程．（板書：3、弱光照射時應(yīng)有能量積累過程，不應(yīng)瞬時發(fā)生）

（4）波動理論能夠解釋第四條規(guī)律——隨著光強的增大，光電流也在增大．

通過上面的分析，光的波動理論在解釋光電效應(yīng)時遇到了巨大的困難．后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學(xué)說．

4、光子說

閱讀課文分析：

問題8：光子說與波動理論的主要區(qū)別是什么?

（光子說認(rèn)為能量是一份一份的，與頻率有關(guān)，而波動說認(rèn)為能量是連續(xù)的，與頻率無關(guān)．）

普朗克認(rèn)為電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份的進行的，理論計算的結(jié)果才能和實驗事實相符，這樣的一份能量叫做能量子，普朗克還認(rèn)為每一份能量等于，其中叫做普朗克常量，實驗測得：

普朗克將物理學(xué)帶進了量子世界，受到普朗克的啟發(fā)，愛因斯坦在1905年提出，在空間中傳播的光也不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子，光子的能量

這個學(xué)說后來就叫做光子說．（關(guān)于光子說的內(nèi)容可以讓學(xué)生自學(xué)）

光子說的這兩點實際上是針對波動理論的兩大要害提出的．愛因斯坦當(dāng)時在實驗事實還不是很充分的時候，提出了光子說，是對科學(xué)的重大貢獻(xiàn)．這也說明理論與新的實驗事實不符時，要根據(jù)事實建立新的理論，因為實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)．

5、光電效應(yīng)方程

（1）光電效應(yīng)中，金屬中的電子在飛出金屬表面時要克服原子核對它的吸引而做功，某種金屬中的不同電子，脫離這種金屬所做的功也不一樣，使電子脫離某種金屬所做的功的最小值叫做這種金屬的逸出功．（板書：1、逸出功）

（2）如果入射光子的能量大于逸出功，那么有些光子在脫離金屬表面后還有剩余的能量——也就是說有些光電子具有一定的動能，就有下面的關(guān)系：

這個關(guān)系式通常叫做愛因斯坦光電方程．

（板書：愛因斯坦光電效應(yīng)方程：）

這部分內(nèi)容對一般學(xué)生只需簡單介紹，對層次較好的學(xué)生可以練習(xí)簡單計算，深入理解方程的意義．

四、課堂總結(jié)

“光電效應(yīng)光子”教學(xué)設(shè)計

浙江寧波效實中學(xué)楊繼林沈晨

【教材】全日制普通高級中學(xué)教科書·物理第三冊（必修加選修）第二十二章第一節(jié)。

【教學(xué)時間】一課時。

【教學(xué)目標(biāo)】

1．知識與技能

●了解并識別光電效應(yīng)現(xiàn)象。

●能表述光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律。

●了解光子的概念，會用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律。

●理解光電效應(yīng)方程。

●粗略了解光電效應(yīng)研究史實。

2．過程與方法

●觀察赫茲實驗中的放電現(xiàn)象，體驗發(fā)現(xiàn)的過程。

●經(jīng)歷“探究光電效應(yīng)規(guī)律”的過程，獲得探究活動的體驗。

●嘗試發(fā)現(xiàn)波動理論面對光電效應(yīng)規(guī)律遇到的困難。

●領(lǐng)略“觀察、實驗──提出假說──實驗驗證──新的假說……”的物理學(xué)研究方法。

3．情感態(tài)度與價值觀

●體驗探究自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

●陶冶崇尚科學(xué)、仰慕科學(xué)家，欣賞物理學(xué)的奇妙與和諧的情愫。

●學(xué)習(xí)科學(xué)家敢于堅持真理、勇于創(chuàng)新和實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，培養(yǎng)判斷有關(guān)信息是否科學(xué)的意識。

【教學(xué)用具】

1．實驗裝置赫茲實驗裝置；光電效應(yīng)現(xiàn)象演示裝置。

2．多媒體課件；資料文字；赫茲實驗裝置示意動畫；研究光電效應(yīng)實驗示意動畫；光電效應(yīng)的波動說描述與光子說描述動畫；密立根證實光電方程實驗示意動畫；普朗克、愛因斯坦、密立根資料圖片動畫；

【設(shè)計理念】本課教材蘊含著十分豐富的教學(xué)內(nèi)容：在知識方面，本課作為后牛頓物理兩大支柱之一──量子理論的入門，涉及量子物理最基礎(chǔ)的內(nèi)容，同時，還有著厚重的物理學(xué)科文化積淀，有物理學(xué)史、科學(xué)方法、辯證唯物主義思想、創(chuàng)新意識等人文精神教育的題材。教材在知識陳述上較為淺顯直接，而關(guān)于這些知識的“背景”，則是相當(dāng)豐滿、承賦人文，為實施“科學(xué)的人文教育價值”提供了很大的空間?；诮滩奶攸c，本--“以人為本”，突出從赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，勒納德研究光電效應(yīng)規(guī)律，愛因斯坦提出光子說解釋光電效應(yīng)規(guī)律，到密立根實驗驗證光電效應(yīng)方程，物理學(xué)家們上下求索三十年的歷程，在讓學(xué)生學(xué)到量子論基礎(chǔ)知識與基本技能、發(fā)展微觀思維方法的同時，獲得物理課程文化的浸潤與陶冶，體現(xiàn)物理教育在個性品質(zhì)、好奇求知、質(zhì)疑創(chuàng)新、科學(xué)美及責(zé)任心等方面的價值導(dǎo)向。

本課總體設(shè)計思想是：課堂教學(xué)以光電效應(yīng)三十年精彩歷程為線索，通過充分展示圍繞“光電效應(yīng)”所發(fā)生的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、研究規(guī)律、提出假說、實驗驗證這樣一個科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，在科學(xué)過程展示中推出學(xué)科知識，滲透科學(xué)思想方法，借助多媒體課件播放、實驗裝置重現(xiàn)現(xiàn)象及教師解說，著力于撼動青年學(xué)生崇尚科學(xué)的情感，弘揚深厚的物理課程文化。

【教學(xué)過程】全課以下列四個標(biāo)題作引導(dǎo)，按歷史的發(fā)展順序展開教學(xué)活動。

（動畫顯示課題后，教師引入主題）

引入本課要學(xué)習(xí)的光電效應(yīng)，在量子理論的發(fā)展中有著特殊的意義。人類對光的本性的認(rèn)識，到麥克斯韋提出光是一種電磁波，光的波動說似乎已完美無缺了。然而，就是在證實電磁波存在的過程中，人們發(fā)現(xiàn)了光具有粒子性的重大事實，這就是光電效應(yīng)現(xiàn)象。光電效應(yīng)及其規(guī)律的研究，使人類對物質(zhì)世界的觀念發(fā)生了變革：大自然在微觀層次上是不連續(xù)的，即“量子化”的，而不是牛頓物理假設(shè)的在一切層次上都是連續(xù)的！光電效應(yīng)最先由赫茲發(fā)現(xiàn)，他的學(xué)生勒納德對光電效應(yīng)的研究卓有成效并獲1905年諾貝爾物理學(xué)獎，愛因斯坦提出光子論從理論上成功解決了光電效應(yīng)面臨的難題并因此獲19:office:office?>

波動理論解釋

實驗事實

之一

之二

到達(dá)金屬表面的光能量連續(xù)地分布，對某個電子只能吸收其中很少一部分，應(yīng)有一段時間積累到足夠的能量方能從金屬表面掙脫。

光波的振幅表征光能量大小，強光對金屬作用足夠長時間，有足夠能量應(yīng)該可以使電子從金屬表面掙脫。

光電效應(yīng)是否產(chǎn)生存在極限頻率（波長）而與光強無關(guān)，光電子最大初動能也只與入射光頻率成正相關(guān)。

若能發(fā)生光電效應(yīng)，即使光很弱，也是瞬間發(fā)生的

三、愛因斯坦提出光子論圓滿解釋

引入觀察與理論的互動就是科學(xué)，觀察是科學(xué)進程的開端，觀察激發(fā)思考導(dǎo)致理論以解釋觀察結(jié)果，而理論又在新的觀察中受到檢驗、引發(fā)新的理論，對觀察結(jié)果進行解釋或統(tǒng)一。

原來的電磁波理論與光電效應(yīng)的實驗事實不相符合，促使人們改變認(rèn)識，構(gòu)建新的思想框架來解釋觀察結(jié)果。1905年，愛因斯坦用突破性的量子化思想對光電效應(yīng)做出了現(xiàn)在為科學(xué)界普遍接受的解釋。

介紹愛因斯坦光量子假說教師介紹普朗克對電磁波輻射所作的量子化假設(shè)：振動物體的能量只能取特定的一組允許值。這種思想在當(dāng)時并沒有引起人們多少注意，但愛因斯坦敏銳地捕捉了這一思想閃光，并徹底貫穿到光的輻射與吸收問題中。

教師介紹光子說，并顯示文字內(nèi)容：

在空間傳播的光（的能量）不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子，一份光子的能量E＝hv。

用光子說對光電效應(yīng)規(guī)律作解釋用如圖7所示動畫輔助描述光子說下的光電效應(yīng)：光子像下雨一樣落在金屬表面上，打出電子，就像機槍子彈從混凝土墻上打下混凝土塊一樣。

解釋極限頻率的存在；

解釋光電效應(yīng)的瞬時性；

給出逸出功概念，用光電效應(yīng)方程（屏幕展示）解釋光電子最大初動能只與入射光頻率正相關(guān)；

解釋光電流的強度與入射光的強度成正比。

小結(jié)在愛因斯坦提出光子模型后，用來解釋光電效應(yīng)變得出奇地簡單明了，今天，我們中學(xué)生運用光電方程計算光電效應(yīng)已不是什么難題，但在上個世紀(jì)初，科學(xué)家對量子化的物理卻極不適應(yīng)，愛因斯坦的獨創(chuàng)性、物理洞察力和對簡潔解釋的追求使他在忙碌的1905年發(fā)表了相對論，成功解釋了光電效應(yīng)，建樹起近代物理學(xué)研究的兩座豐碑。

四、密立根精確實驗證實光電效應(yīng)方程

引入至此，研究光電效應(yīng)的科學(xué)活動并未完成，愛因斯坦的光子假設(shè)與光電方程作為假說──一種有根據(jù)的猜測，一種嘗試性的未經(jīng)確認(rèn)的看法，要上升為理論，要為人們認(rèn)同──當(dāng)時對這一假說的懷疑超過了狹義相對論，甚至包括普朗克本人也持反對態(tài)度，還必須經(jīng)受實驗的檢驗。許多物理學(xué)家都想方設(shè)法用實驗測量普朗克恒量h，驗證光電效應(yīng)方程。

簡介密立根的工作一直對光子假設(shè)持有保留的美國物理學(xué)家密立根，設(shè)計了高精確度的實驗裝置如圖8所示，經(jīng)過十年的試驗，不斷解決一些技術(shù)難點，終于驗證了光電方程的直線性，并測出普朗克恒量h＝6．56×10-34j·s，在事實面前，密立根服從真理，宣布愛因斯坦假說得到證實。科學(xué)就是嚴(yán)峻的懷疑態(tài)度和對新思想的開放態(tài)度的混合，科學(xué)常常會發(fā)生這種情況：科學(xué)家說：“那的確是個好論據(jù)，我錯了?！比缓笳娴母淖兿敕?，揚棄舊觀點，科學(xué)就是這樣進步的。

全課總結(jié)本課學(xué)習(xí)，我們了解了光電效應(yīng)現(xiàn)象，了解了進行科學(xué)活動的方法。光電效應(yīng)把我們帶進了量子化的物理學(xué)，光電效應(yīng)告訴我們理解微觀世界要有新的觀念，光電效應(yīng)引領(lǐng)了近代物理學(xué)的發(fā)展，對哲學(xué)、文化和技術(shù)的影響深遠(yuǎn)。讓我們懷著對量子理論先驅(qū)們的崇敬心情，從科學(xué)回到生活。

播放音樂與三位物理學(xué)家資料畫像，如圖9所示。

［課件簡介］本課件采用PowerpointXP－F1ashMX制作，充分發(fā)揮Powerpoint媒體展示功能與FIashMX的強大的動畫功能。其制作過程如下：

一、素材的采集與制作。用超級解霸采集所需的CD音樂；通過網(wǎng)上搜索和掃描儀掃描所需的圖片：用F1ashMX制作用波動理論解釋光電效應(yīng)的動畫、光子說解釋光電效應(yīng)的動畫。

二、系統(tǒng)集成：把各種素材用PowerpointXP做成一定交互能力的幻燈片。

第2節(jié)核裂變教師用書

一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性，作為教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動起來，幫助教師能夠更輕松的上課教學(xué)。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢？下面的內(nèi)容是小編為大家整理的第2節(jié)核裂變教師用書，歡迎閱讀，希望您能夠喜歡并分享！

第2節(jié)核裂變
學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)
1.知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量．(重點)
2.知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng).
3.會計算重核裂變過程中釋放出的能量．(重點)
4.知道什么是核反應(yīng)堆．了解常用裂變反應(yīng)堆的類型．(難點)

重核的裂變
[先填空]
1．重核的裂變
(1)核裂變：用中子轟擊鈾核，鈾核分裂成質(zhì)量相近的兩部分，并釋放出能量的核反應(yīng)過程叫做核裂變．
(2)裂變能：核裂變釋放出的能量稱為裂變能，也稱核能或原子能．核裂變是釋放核能的方法之一．
(3)鈾核裂變的產(chǎn)物多種多樣，其中有代表性的有：
10n＋23592U→9538Sr＋13954Xe＋210n
10n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋310n.
2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
(1)定義：在23592U核裂變釋放出巨大能量的同時，平均每次可以放出2～3個中子，這些中子稱為第1代中子，如果其中至少有一個繼續(xù)轟擊23592U，使之發(fā)生裂變，就能產(chǎn)生第2代中子，這樣不斷繼續(xù)下去，中子會不斷增加，裂變反應(yīng)就會不斷加強，就形成了裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的鈾塊的最小體積叫做臨界體積．
(2)條件：發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)必須具備兩個條件：a.鈾核的體積達(dá)到臨界體積；b.必須存在持續(xù)不斷的中子源．
[再判斷]
1．原子核釋放粒子的過程也是核裂變的過程．(×)
2．用中子轟擊重核使之分裂實現(xiàn)核裂變．(√)
3．利用不可控的快中子轟擊超過臨界體積的鈾塊產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)制成原子彈．(√)
[后思考]
重核裂變反應(yīng)是否滿足電荷數(shù)守恒？是否滿足質(zhì)量數(shù)守恒？
【提示】重核裂變反應(yīng)屬于核反應(yīng)，滿足電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒．
[核心點擊]
1．鈾核的裂變和裂變方程
(1)核子受激發(fā)：當(dāng)中子進入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核，復(fù)核中由于核子的激烈運動，使核變成不規(guī)則的形狀．
(2)核子分裂：核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得原子核由于質(zhì)子間的斥力作用而分裂成幾塊，同時放出2或3個中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會不斷地進行下去，釋放出越來越多的核能．
(3)常見的裂變方程：
①23592U＋10n―→13954Xe＋9538Sr＋210n.
②23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n.
2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件
(1)有慢中子轟擊．
(2)鈾塊的體積大于臨界體積，或鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量．
以上兩個條件滿足一個，則另一個條件自動滿足．
3．裂變反應(yīng)的能量：鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以放出能量．一個鈾235核裂變時釋放的能量如果按200MeV估算，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時釋放的能量，裂變時能產(chǎn)生幾百萬度的高溫．
4．鈾的同位素中鈾235比鈾238更易發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
在天然鈾中，主要有兩種同位素，99.3%的是鈾238，0.7%的是鈾235，中子能引起這兩種鈾核發(fā)生裂變，但它們和中子發(fā)生作用的情況不同．
(1)鈾235：俘獲各種能量的中子都會發(fā)生裂變，且俘獲低能量的中子發(fā)生裂變的概率大．
(2)鈾238：只有俘獲能量大于1MeV的中子才能發(fā)生裂變，且裂變的幾率小．能量低于1MeV的中子只與鈾核發(fā)生彈性碰撞，不引起裂變．因此，為了使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好利用純鈾235.
1．(多選)關(guān)于重核的裂變，以下說法正確的是()
A．核裂變釋放的能量遠(yuǎn)大于它俘獲中子時得到的能量
B．鈾核裂變在自然界中會自發(fā)地產(chǎn)生
C．重核裂變釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)要減少
D．由于重核的核子平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)量，所以重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時，要發(fā)生質(zhì)量虧損，放出核能
【解析】根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變釋放能量的原理分析可知，裂變時因鈾核俘獲中子發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，因而釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時吸收的能量；重核裂變只能發(fā)生在人為核反應(yīng)中；在裂變反應(yīng)中核子數(shù)是不會減少的，因此A正確，B、C錯誤．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時，由于平均質(zhì)量減小，必然發(fā)生質(zhì)量虧損，從而釋放出核能，所以D正確．
【答案】AD
2．(多選)1938年哈恩用中子轟擊鈾核，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有原子核鋇(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射線．下列關(guān)于這個實驗的說法中正確的是()
A．這個實驗的核反應(yīng)方程是23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n
B．這是一個核裂變過程，反應(yīng)后粒子質(zhì)量之和大于反應(yīng)前粒子質(zhì)量之和
C．實驗中產(chǎn)生的γ射線穿透能力極強
D．這個反應(yīng)中釋放出的能量可以用愛因斯坦的質(zhì)能方程來計算
【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，鈾核裂變的核反應(yīng)方程應(yīng)為：23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n，選項A正確；鈾核裂變過程中產(chǎn)生γ射線，放出能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放的能量根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程計算，選項B錯誤，D正確；核反應(yīng)中產(chǎn)生的γ射線，穿透能力極強，是能量極高的光子，選項C正確．
【答案】ACD
3．現(xiàn)有的核電站比較廣泛采用的核反應(yīng)之一是：23592U＋10n→14360Nd＋Zr＋310n＋80－1e＋ν
(1)核反應(yīng)方程中的ν是中微子，它不帶電，質(zhì)量數(shù)為零．試確定生成物鋯(Zr)的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)；
(2)已知鈾(U)核的質(zhì)量為235.0493u，中子質(zhì)量為1.0087u，釹(Nd)核質(zhì)量為142.9098u，鋯核質(zhì)量為89.9047u．又知1u＝1.6606×10－27kg，試計算，1kg鈾235大約能產(chǎn)生的能量是多少？
【解析】(1)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可得
Zr的電荷數(shù)Z＝92－60＋8＝40
質(zhì)量數(shù)A＝236－143－3×1＝90.
(2)方法一：質(zhì)量虧損
Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)＝0.2174u.
一個鈾核裂變釋放能量
ΔE＝Δm×931.5MeV
＝0.2174×931.5MeV≈202.5MeV
1kg鈾核含有的原子核數(shù)為
n＝1000235×6.02×1023個≈2.562×1024個
1kg鈾核產(chǎn)生的能量
E總＝nΔE＝2.562×202.5×1024MeV
≈5.2×1026MeV＝5.2×1026×106×1.6×10－19J
≈8.3×1013J.
方法二：Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)
＝0.2174u＝0.2174×1.6606×10－27kg
≈3.6×10－28kg
ΔE＝Δmc2＝3.6×10－28×(3×108)2J＝3.24×10－11J
n＝1000235×6.02×1023個≈2.562×1024個
E總＝nΔE＝2.562×1024×3.24×10－11J≈8.3×1013J.
【答案】(1)4090(2)8.3×1013J
重核裂變核能計算的方法
解答這類問題，一般是先根據(jù)核反應(yīng)方程求出一個重核裂變時發(fā)生的質(zhì)量虧損，由質(zhì)能方程計算出釋放的能量，然后用阿伏加德羅常數(shù)把核能與重核質(zhì)量聯(lián)系起來；另外，在計算過程中要注意單位的統(tǒng)一．
裂變反應(yīng)堆
[先填空]
1．核反應(yīng)堆：能維持和控制核裂變的裝置．
2．核反應(yīng)堆的構(gòu)成：堆芯、中子反射層、控制系統(tǒng)和防護層等部分．
(1)堆芯：由燃料棒、減速劑和冷卻劑組成．
(2)中子反射層：反射核裂變中產(chǎn)生的中子，使其進一步參加鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．
(3)控制棒：用能吸收慢中子的鎘或硼鋼制成，以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．
[再判斷]
1．核反應(yīng)堆可以人工控制核反應(yīng)速度．(√)
2．減速劑的作用使快中子減速變成慢中子．(√)
3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一旦形成無法進行人工控制．(×)
[后思考]
核反應(yīng)堆中的防護層的構(gòu)造和作用是什么？
【提示】核反應(yīng)堆中的防護層一般由金屬套、防止中子外逸的水層以及1m～2m厚的鋼筋混凝土構(gòu)成，可以有效地防止射線對人體及其他生命的侵害．
[核心點擊]
1．核反應(yīng)堆的組成
核反應(yīng)堆由堆芯、中子反射層、控制系統(tǒng)和防護層等部分組成．其中控制棒用能吸收慢中子的鎘或硼鋼制成，以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．之所以把它叫做“堆”，是因為世界上第一個核反應(yīng)堆是用石墨塊(用以控制反應(yīng)速度)和金屬鈾塊(反應(yīng)燃料)一層一層交替地“堆”起來而構(gòu)成的．
2．核反應(yīng)堆與原子彈爆炸的比較
原子彈爆炸時鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度是無法控制的，為了用人工方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使核能比較平緩地釋放出來，人們制成了核反應(yīng)堆(核電站的核心設(shè)施)．核反應(yīng)堆是人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置．
3．核電站發(fā)電的主要原理
核燃料裂變釋放的能量使反應(yīng)區(qū)溫度升高．水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去．反應(yīng)堆放出的熱使水變成水蒸氣，這些高溫高壓的蒸汽推動汽輪發(fā)電機發(fā)電．這一部分的工作原理和火力發(fā)電相同．
4．關(guān)于核反應(yīng)堆中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理，下列說法正確的是()
A．鎘棒能釋放中子，依靠釋放的多少控制反應(yīng)速度
B．用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量
C．利用鎘棒對中子吸收能力強的特點，依靠插入的多少控制中子數(shù)量
D．鎘棒對鈾核裂變有一種阻礙作用，利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應(yīng)速度
【解析】鎘棒不是離子源不會釋放中子，A錯誤，也不是減速劑，不能使快中子變?yōu)槁凶?，B、D錯誤，鎘棒對中子有吸收作用，通過中子強度檢測器檢測，當(dāng)反應(yīng)太強，鎘棒能自動插入，多吸收中子，反之，自動抽出，少吸收中子，故鎘棒也叫控制棒，C正確．
【答案】C
5．(多選)關(guān)于原子核反應(yīng)堆，下面哪種說法是正確的()
A．鎘棒是核燃料，裂變時釋放核能
B．鎘棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率
C．石墨的作用是吸收中子
D．冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出熱量
【解析】核燃料即為用濃縮鈾制成的鈾棒，鈾棒裂變時釋放核能；鎘棒具有很強的吸收慢中子的能力，通過控制鎘棒插入的深度來控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，即可控制反應(yīng)堆的功率；石墨的作用是使裂變產(chǎn)生的快中子減速成為慢中子；冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出熱量．則B、D正確，A、C錯誤．
【答案】BD
學(xué)業(yè)分層測評(十二)
(建議用時：45分鐘)
學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]
1．(多選)當(dāng)一個重核裂變時，它所產(chǎn)生的兩個核()
A．含有的質(zhì)子數(shù)較裂變前重核的質(zhì)子數(shù)不變
B．含有的中子數(shù)較裂變前重核的中子數(shù)不變
C．裂變時釋放的能量等于俘獲中子時得到的能量
D．可能是多種形式的兩個核的組合
【解析】由于在裂變反應(yīng)中吸收一個中子而釋放2～3個中子，質(zhì)子數(shù)并沒有發(fā)生變化，而兩個新核的中子數(shù)減少，故選項A正確，B錯誤；反應(yīng)后質(zhì)量發(fā)生了虧損而釋放能量，并不等于俘獲中子時得到的能量，在裂變反應(yīng)中，產(chǎn)物并不是唯一的，而是多種多樣的，故選項D正確，選項C錯誤．
【答案】AD
2．(多選)關(guān)于重核的裂變，以下說法正確的是()
A．核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量
B．中子從鈾塊中通過時，但不一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
C．重核裂變釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)要減小
D．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時，要發(fā)生質(zhì)量虧損，放出核能
【解析】根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變釋放核能的原理分析可知，裂變時因鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程．釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時吸收的能量．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，即鈾塊的體積必須大于其臨界體積，如果體積小，中子從鈾塊中穿過時，碰不到原子核，則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就不會發(fā)生．在裂變反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)均守恒；即核子數(shù)守恒，所以核子數(shù)是不會減小的，因此選項A、C錯誤，B正確；重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時，發(fā)生質(zhì)量虧損，從而釋放出核能，選項D正確．
【答案】BD
3．鈾核裂變時，對于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：64772108】
A．反應(yīng)堆中鈾的質(zhì)量是重要因素與體積無關(guān)
B．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變時產(chǎn)生的中子
C．若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就能夠發(fā)生
D．能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾塊的質(zhì)量無關(guān)
【解析】要使鈾核裂變發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須等于或大于臨界體積，如果組成鈾塊的體積小于臨界體積，則不會發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子為快中子，這些快中子不能直接引發(fā)新的裂變．如果鈾塊的質(zhì)量大，則其體積大，若超過臨界體積則發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，由此知A、B、D錯誤，C正確．
【答案】C
4．(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反應(yīng)式是23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n.下列說法正確的有()
A．上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出
B鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響
C．鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制
D．鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響
【解析】根據(jù)裂變反應(yīng)的規(guī)律和影響半衰期的因素解決問題．裂變反應(yīng)式中的10n為中子，鈾塊體積大于臨界體積，才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，且鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的，選項A、C正確，選項B錯誤；放射性元素的半衰期不受外界壓強、溫度的影響，選項D錯誤．
【答案】AC
5．下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是()
A.23892U―→23490Th＋42He
B.23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n
C.146C―→147N＋0－1e
D.94Be＋42He―→126C＋10n
【解析】題目選項中，23892U―→23490Th＋42He是α衰變，146C―→147N＋0－1e是β衰變，94Be＋42He―→126C＋10n是人工轉(zhuǎn)變，只有C選項是重核裂變，故B正確．
【答案】B
6．(多選)2020年以前我國將新增投產(chǎn)2300萬千瓦的核電站，核電站與火電站相比較，下列說法正確的是()
A．核燃料釋放的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量
B．就可采儲量來說，地球上核燃料資源遠(yuǎn)大于煤炭
C．在經(jīng)濟效益方面核電與火電不相上下
D．核電站沒有任何污染
【解析】核燃料釋放的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量，A項正確；就可采儲量所提供的能量來說，遠(yuǎn)大于煤炭所能提供的能量，而不是采儲量，B項錯；在經(jīng)濟效益方面核電與火電不相上下，C項正確；核電站是有污染的，核反應(yīng)堆用過的核廢料具有很強的輻射性，要做特殊處理，D項錯誤．
【答案】AC
7．下面是鈾核裂變反應(yīng)中的一個：23592U＋10n―→13654Xe＋9038Sr＋1010n.已知鈾235的質(zhì)量為235.0439u，中子的質(zhì)量為1.0087u，鍶90的質(zhì)量為89.9077u，氙136的質(zhì)量為135.9072u，則此核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm＝________u，釋放的核能ΔE＝________MeV.
【導(dǎo)學(xué)號：64772053】
【解析】質(zhì)量虧損Δm＝235.0439u＋1.0087u－135.9072u－89.9077u－10×1.0087u＝0.1507u
由ΔE＝Δmc2可求得釋放的核能ΔE＝0.1507uc2＝0.1507×931.5MeV＝140.3771MeV.
【答案】0.1507140.3771
8．落在日本廣島上的原子彈，相當(dāng)于2萬噸TNT炸藥放出的能量．原子彈放出的能量約8.4×1013J，試問有多少個23592U原子核進行分裂？該原子彈中含23592U的質(zhì)量最小限度為多少千克？(一個23592U原子核分裂時所產(chǎn)生的能量約為200MeV)
【解析】一個23592U原子核分裂時所產(chǎn)生的能量約為200MeV＝200×106eV＝2.0×108×1.6×10－19J＝3.2×10－11J.
設(shè)共有n個23592U核發(fā)生裂變：n＝8.4×10133.2×10－11個≈2.6×1024個，鈾的質(zhì)量m＝235×10－3×2.6×10246.02×1023kg≈1.015kg.
【答案】2.6×1024個1.015kg
能力提升]
9．(多選)我國秦山核電站第三期工程中有兩組60萬千瓦的發(fā)電機組，發(fā)電站的核能來源于23592U的裂變，下列說法正確的是()
A.23592U原子核中有92個質(zhì)子，143個中子
B.23592U的一種可能裂變是變成兩個中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程為23592U＋10n―→13954Xe＋9538Sr＋210n
C.23592U是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短
D．一個23592U裂變能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J
【解析】由23592U的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)關(guān)系易知A正確；由核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知B正確；半衰期不受外界因素干擾，故C錯誤；因為200MeV＝200×106×1.6×10－19J＝3.2×10－11J，所以D正確．
【答案】ABD
10．(多選)人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖421所示的關(guān)系．下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法正確的是()
圖421
A．由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F時會有質(zhì)量虧損，要吸收能量
B．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時會有質(zhì)量虧損，要放出核能
C．由原子核A裂變成原子核B和C時要吸收能量
D．在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度
【解析】原子核D和E的核子平均質(zhì)量大，結(jié)合成原子核F時存在質(zhì)量虧損，要釋放能量，A錯誤；原子核A的核子平均質(zhì)量大，裂變成原子核B和C時質(zhì)量虧損，要放出核能，B正確、C錯誤；鎘棒可以吸收中子，在反應(yīng)堆中能控制反應(yīng)速度，D正確．
【答案】BD
11.23592U受中子轟擊時會發(fā)生裂變，產(chǎn)生13956Ba和9436Kr，同時放出200MeV的能量，現(xiàn)要建設(shè)發(fā)電能力是50萬千瓦的核電站，用鈾235作為原子鍋爐的燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量全部被用來發(fā)電，那么一天需要純鈾235的質(zhì)量為多少？(阿伏加德羅常數(shù)取6.02×1023mol－1)
【解析】每天發(fā)電的總量
E＝24×3.6×103×5×108J＝4.32×1013J.
要得到這么多能量需要裂變的鈾原子數(shù)目n＝4.32×10132×108×1.6×10－19＝1.35×1024(個)．
則對應(yīng)的質(zhì)量
m＝nNAμ＝1.35×10246.02×1023×235×10－3kg＝0.527kg.
【答案】0.572kg
12．在所有能源中，核能具有能量密度大，地區(qū)適應(yīng)性強的優(yōu)勢，在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能．核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能．
(1)核反應(yīng)方程式23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，10n為中子，X為待求粒子，a為X的個數(shù)，則X為________，a＝________.以mU、mBa、mKr分別表示23592U、14156Ba、9236Kr核的質(zhì)量，mn、mp分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中傳播的速度，則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能ΔE是多少？
(2)有一座發(fā)電能力為P＝1.00×106kW的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝40%，假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題(1)中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過程放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，核的質(zhì)量mU＝390×10－27kg，求每年(1年＝3.15×107s)消耗的23592U的質(zhì)量．
【解析】(1)由反應(yīng)方程可知：X為10n，a為3，釋放的能量為
ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2.
(2)因電站發(fā)電效率為40%，故電站消耗23592U的功率為P′＝P40%＝10640%kW＝2.5×106kW，
電站每年消耗235U的能量為W＝Pt＝2.5×109×3.15×107J＝7.875×1016J.
每年消耗23592U的質(zhì)量為
M＝WΔEmU＝7.875×1016×390×10－272.78×10－11kg＝1105kg.
【答案】(1)10n3(mU－mBa－mKr－2mn)c2
(2)1105kg