一、学习目标

• 写核素符号并守恒核反应方程。
• 理解衰变、半衰期和结合能。
• 比较裂变、聚变及基本粒子层次。

二、核心概念

原子核的组成： 原子核由质子和中子组成，统称核子；原子序数为质子数，质量数为核子数。

放射性元素的衰变： 不稳定原子核自发放出 $\alpha$、$\beta$ 等粒子并转变，半衰期反映统计规律且不受温度压强影响。

核力与结合能： 核力是短程强相互作用；核子结合成核释放能量，质量亏损满足 $\Delta E=\Delta mc^2$，平均结合能衡量稳定性。

核裂变与核聚变： 重核裂变和轻核聚变都可释放能量；裂变链式反应可控用于核电，聚变需高温并有巨大潜力。

“基本”粒子： 粒子物理标准模型把物质粒子分为夸克和轻子，并由规范玻色子传递基本相互作用。

本章强调模型、系统、图像、实验和守恒思想。所有公式都要结合适用条件，计算统一使用国际单位，并明确矢量方向和能量流向。

三、重点知识

本章常用关系：

$$N=N_0(\frac12)^{t/T_{1/2}}$$ $$\Delta E=\Delta mc^2$$ $$A=Z+N$$

四、知识点讲解

知识图连接本章的模型、方向和能量转化。先辨认图中的研究对象和过程，再按分节构建完整知识链。

1. 原子核的组成

原子核由质子和中子组成，统称核子；原子序数为质子数，质量数为核子数。

分析时先确定研究对象、系统边界、方向和近似条件。常用关系为：

$$N=N_0(\frac12)^{t/T_{1/2}}$$

2. 放射性元素的衰变

不稳定原子核自发放出 $\alpha$、$\beta$ 等粒子并转变，半衰期反映统计规律且不受温度压强影响。

分析时先确定研究对象、系统边界、方向和近似条件。常用关系为：

$$\Delta E=\Delta mc^2$$

3. 核力与结合能

核力是短程强相互作用；核子结合成核释放能量，质量亏损满足 $\Delta E=\Delta mc^2$，平均结合能衡量稳定性。

分析时先确定研究对象、系统边界、方向和近似条件。常用关系为：

$$A=Z+N$$

4. 核裂变与核聚变

重核裂变和轻核聚变都可释放能量；裂变链式反应可控用于核电，聚变需高温并有巨大潜力。

分析时先确定研究对象、系统边界、方向和近似条件。实验题需说明原理、装置、测量量、数据处理及误差来源。

5. “基本”粒子

粒子物理标准模型把物质粒子分为夸克和轻子，并由规范玻色子传递基本相互作用。

分析时先确定研究对象、系统边界、方向和近似条件。实验题需说明原理、装置、测量量、数据处理及误差来源。

五、易错点

六、例题

例题 1

经过两个半衰期剩余多少？

解析： 连续减半两次。

答案： 初始的 $1/4$。

例题 2

核反应方程检查哪些守恒？

解析： 核子数和电荷数。

答案： 质量数与电荷数守恒。

七、练习题和答案

1. 核子包括什么？
2. α粒子是什么？
3. 半衰期受温度影响吗？
4. 结合能由何式计算？
5. 太阳主要能量来自裂变还是聚变？

参考答案

1. 质子和中子。
2. 氦核。
3. 不受影响。
4. $\Delta E=\Delta mc^2$。
5. 聚变。