第十九章 原子核
第1节 原子核的组成
与现行教材大致相同
P79第1、4题：
1. 有什么事实和理由可以说明放射性元素放出的射线来自原子核的内部？天然放射现象的发现对物质微观结构的研究有什么意义？
??
4. 当我们发现了质子，并在很多原子核中打出了质子以后，有什么理由可以认定原子核中一定还存在着另外不同种类的粒子？
体现了教学中科学探究的精神
第2节 放射性元素的衰变
P80明确提出了衰变时电荷数守恒和质量数守恒的规律。
P80思考与讨论：在α衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？相对于原来的核在周期表中的位臵，新核在周期表中的位臵应当向前移还是向后移？要移动几位？你能概括出α衰变的质量数、核电荷数变化的一般规律吗？
……
在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？
我们提倡的学习方式。
P81半衰期
要求能定量地解决问题，例如
P83第5、6题
5. ?? 已知钍234的半衰期是24天，1 g钍经过120天后还剩多少？
6. 铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20 g铋还剩1.25 g？
21
题目中的天数是半衰期的整数倍
第3节 探测射线的方法
整节都是一般性了解的要求
P85做一做：用传感器测量放射性
图19.3-5安放G-M管的盒子
图19.3-6过去16 min内每分种辐射次数的直方图 G-M管可以把射入的粒子的数目转换为电脉冲的数目，所以它是一种辐射传感器……可对不同辐射源的强度进行对比。
……传感器盒子里面装着G-M管。开始计数后，计算机荧光屏上每隔1 min跳出一个竖直放臵的狭长矩形，表示G-M管在这1 min内接收粒子的数目。
放射源可用学校实验室与威尔孙云室配套的弱放射源。此外，目前有些地区还可以买到气灯罩，它含有硝酸钍Th(NO3)4，具有微弱的放射性。图19.3-6就是对气灯罩的射线计数得到的直方图。
图19.3-6的下部用绿色标出，即使没有放射源，G-M管也会记录微弱的辐射，但不会高于这个区域。这些辐射称为本底辐射，来自宇宙射线或地壳中的放射性物质。
用传感器还可以研究射线强度与距离的关系、不同物质对射线的吸收能力等许多课题。
22
第4节 放射性的应用与防护
P86本书中核反应的定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。有的书把放射现象也称为核反应，不必拘泥。
再次强调“质量数守恒，电荷数守恒” 掌握两个守恒即可，不必记忆具体的核反应方程（还受其他条件限制）。
全节都是一般性了解
第5节 核力与结合能
P90只是个示意图
P90旁批：??物理学家一直梦想将自然界中的四种相互作用纳入某种
统一的理论之中。爱因斯坦为此做了大半生的努力，但没有成功。1967年，温伯格和萨拉姆首先解决了弱力与电磁力的统一问题??
科学的追求，审美的体验
P91原子核中质子与中子的比例－－新内容
23
横坐标――Z，纵坐标――N
一个质子与一个中子结合在一起是氢的一种同位素――氘。两对质子－中子相结合就是氦， 8对质子－中子的结合是氧。这些都是自然界中存在的原子核。这样质子数与中子数相等的结构，能够形成很大的原子核吗？
自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，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。
??
可以设想，我们把质子与中子成对地放
在一起，人工构建原子核，它的质子数与中图19.5-2稳定核的质子数与中子数的子数相等。人工核越来越大，有些核子间的关系 距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。
由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。
在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。
P91结合能
结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。
结合能 ↓
比结合能
↓ 质量亏损
↓ 核能
24
图19.5-3原子核的比结合能
第6节 重核的裂变
P96 STS：原子弹与科学家的责任
……
第二次世界大战时核裂变的研究已经成熟……一些科学家……预感到制造原子弹的危险，尤其是风传德国正在加紧链式反应的研究，又获悉德国采取了禁止铀矿石出口等措施，更使他们焦虑万分。1939年7月，核物理学家西拉德（L. Szilard）等人一起找到爱因斯坦，想借助他的名声敦促美国赶在德国之前造出原子弹。于是爱因斯坦在1939年8月2日签署了给美国总统罗斯福的著名信件。罗斯福总统采纳了他们的建议……
1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。爆炸时支承原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。
原子弹的巨大威力震惊了世界，也使反对原子武器的呼声空前高涨。舆论不仅谴责下令使用原子弹的人，也要追究科学家的责任。大部分原子弹研制的创议者成了反核战争的积极分子，奥本海默本人则辞去了职务，去进行宇宙线的纯科学研究。
为了打破核垄断，最终消灭核武器，1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功。同时，我国政府郑重宣布：中国在任何时候、任何情况下，都不会首先使用核武器。我国研制成功原子弹，极大地增强了我国的国防力量。
P98科学漫步：石墨堆、重水堆、轻水堆、压水堆、沸水堆及快中子增殖反应堆
关心我国的核电政策，了解新闻中的科技名词。
第7节 核聚变
初步了解，知道可控核聚变的主要困难
第8节 粒子和宇宙
25
初步了解，意识到粒子物理学还很不成熟
课题研究：研究建筑石材的放射性
值得研究
26