3-5第5章5.1核能来自何方解析

第5章核能与社会5．1核能来自何方目标导航1.知道核力的概念及特点．2．理解原子核的结合能、平均结合能及质量亏损．(重点)3．知道爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系．(重点和难点)4．理解原子质量单位．新知初探自学导引一、强大的核力1.定义：组成原子核的核子之间存在着一种特殊的力，这种力叫做_________．2.核力是短程力：核力是一种强相互作用力，在它的作用范围内比___________大的多；核力是一种___________，作用范围仅局限于1.5×10－15m，在大于0.8×10－15m时表现为________，超过1.5×10－15m时，核力急剧下核力库仑力短程力引力降为零；而距离小于0.8×10－15m时，核力为___________．3.核力的饱和性：每个核子只跟__________的核子发生核力的作用．想一想1．核力存在于质子之间、中子之间还是质子与中子之间？斥力邻近提示：质子之间、中子之间、质子和中子之间都存在核力，但由于核力是短程力，故只存在于相邻的核子之间．二、什么叫结合能1.结合能核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸取的能量称为原子核的___________．

结合能2.平均结合能核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量叫做_______________．平均结合能越大的原子核越稳定．三、如何计算结合能1.质量亏损组成原子核的_________的总质量与__________的质量之差叫做核的质量亏损．平均结合能核子原子核2.结合能的计算ΔE＝__________说明：假设核反响后质量增加Δm，就意味着__________ΔE的能量，假设反响后质量削减Δm，就意味着___________ΔE的能量．Δmc2吸取放出想一想2．有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种生疏对不对？提示：不对．在核反响中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．要点探究讲练互动要点一核力与四种基本相互作用学案导引1.核力有什么特点？2.四种根本相互作用是什么？1.核力组成原子核的相邻核子之间存在着一种特殊的力，这种力叫核力．2.核力的特点(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现．在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内．核力在大于0.8×10－15m时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消逝；而在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起．(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．3.四种根本相互作用自然界中最根本的四种相互作用是：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用．其中，引力相互作用和电磁相互作用是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力．弱相互作用，作用范围在10－18m以内，作用强度比电磁力小，是引起原子核β衰变的缘由，即引起中子—质子转变的缘由． 关于核力的说法正确的选项是()A．核力同万有引力没有区分，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内D．核力与电荷有关例1【思路点拨】理解核力的特点是解题的关键．【精讲精析】核力是短程力，超过1.5×10－15m，核力急剧下降，几乎消逝，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电荷无关，故D错．【答案】C变式训练1.关于核力，以下说法中正确的选项是()①原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用②核力既可能是引力，又可能是斥力③核力对核子做正功，原子核要释放核能④原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用A．①②③B．②④C．①② D．③④解析：选A.核力表现为引力时随距离增大而减小，表现为斥力时使核子不会融合在一起，故②正确．核力只在1.5×10－15m短距离内起作用，所以①对④错．核子结合成原子核时，核力对核子做正功，放出确定的能量，③对，选A.

学案导引1．什么是质量亏损现象？2．能量与质量之间存在什么关系？3．怎样计算核能？要点二质量亏损与核能的计算1.结合能原子核的核子间存在强大的核力，使得原子核成为一个坚固的集合体，要把原子核中的核子拆散，就得抑制核力而做巨大的功；反之，要把核子集合成一个原子核，则能放出巨大的能量．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．结合能越大，把核子分开而需要的能量就越多，原子核越稳定．2.质量亏损(1)科学家争论证明在核反响中原子核的总质量并不相等，例如准确计算说明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反响中才能明显地表现出来．(2)Δm是核反响前与核反响后的质量之差．特殊提示：质量亏损，并不是质量消逝，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给．总之，物体的能量和质量之间存在着亲切的联系，它们之间的关系就是E＝mc2.3.核能的计算依据爱因斯坦的质能方程，核反响中释放的核能的计算式为ΔE＝Δmc2，其中Δm为质量亏损，c为光速，ΔE是与亏损质量相对应的能量．核能计算有两种方法：(1)用ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)用ΔE＝Δm×931.5MeV计算，因1u相当于931.5MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．特殊提示：反响前各核总质量之和假设大于反响后各核总质量之和，则为释放能量，反之，为吸取能量． 以下说法中，正确的选项是()A．爱因斯坦质能方程反映了物体质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴含能量的量度C．核反响中消逝的“质量亏损”是消逝的质量转化为能量例2D．因在核反响中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒【思路点拨】爱因斯坦质能方程是质能相当关系，不是质量与能量的转化关系．【精讲精析】E＝mc2说明能量与质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明白能量与质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，而B项正确．核反响中的“质量亏损”并不是质量消逝，实际上是从静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变为能量，故C项错误．在核反响中，质量守恒，能量也守恒，在核反响前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反响前后只是物质由静质量变为动质量，故D错误．【答案】B【误区警示】(1)不能从质能方程E＝mc2认为物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化．(2)不能认为核反响中质量的亏损就是质量的转化，认为反响前后总能量不守恒总质量也不守恒，这都是错误的．变式训练2.关于质能方程，以下说法中正确的选项是()A．质量削减，能量就会增加，在确定条件下质量转化为能量B．物体获得确定的能量，它的质量也相应地增加确定值C．物体确定有质量，但不愿定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D．某确定量的质量总是与确定量的能量相联系的解析：选BD.质能方程E＝mc2说明某确定量的质量与确定量的能量是相联系的，当物体获得确定的能量，即能量增加某确定值时，它的质量也相应增加确定值，并可依据ΔE＝Δmc2进展计算，所以B、D正确． 两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放确定的核能，假设中子质量为1.0087u，质子质量为1.0073u，氦核质量为4.0026u．试计算用中子和质子生成1kg氦时，要释放的核能．【思路点拨】先由质量数、核电荷数守恒写出核反响方程，计算质量亏损，然后用ΔE＝Δmc2计算每个反响中释放的核能，最终结合阿伏伽德罗常数计算出总共释放的核能．例3【答案】6.59×1014J【规律总结】ΔE＝Δmc2是解决这类问题的主要依据，有时要与动量守恒定律、磁场中的圆周运动相关学问结合起来综合应用，处理这类问题时，准确计算出反响前后的质量差Δm，并选取适当的单位是顺当求解问题的关键．变式训练解析：反响前总质量mN＋mHe＝18.01122u反响后总质量mO＋mH＝18.01269u由于反响中质量增加，所以此反响是吸能反应，所吸能量为ΔE＝Δmc2＝[(mO＋mH)－(mN＋mHe)]c2＝(18.01269－18.01122)×931.5MeV＝1.37MeV.答案：吸能1.37MeV热点示例创新拓展依据能量守恒和动量守恒来计算核能[经典案例](10分)处于静止状态的X原子核，经受一次α衰变后变成质量为M的Y原子核．放出的α粒子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场，测得其做圆周运动的半径为r，α粒子的质量为m，电荷量为q，不计衰变过程放出光子的能量，求此衰变