高中物理 第19章 原子核 第5节 核力与结合能课件 新人教版选修

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 选修3-5 原子核 第十九章 第五节 核力与结合能 第十九章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业 7 易错案例剖析6 学习目标定位 知道核力及其作用过程 了解原子核中质子与中子的比例 掌握结合能与质量亏损 课堂情景切入 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炸药爆炸时安放原子弹的 钢塔全部熔化，在半径400m的 范围内，沙石都被烧成黄绿色的 玻璃状物质，半径1600m范围内 所有动植物全部死亡 巨大的核能是从哪里来的？ 知识自主梳理 1核力 组成原子核的_之间存在着一种特殊的力 ，这种力叫做核力。 2核力的性质 核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质。 (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_。 核力与四种基本相互作用 每个相邻核子 大得多 (2)核力是短程力，作用范围在_m之内，核 力在大于0.81015m时表现为_力，且随距离增大而减 小，超过1.51015m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于 0.81015m时，核力表现为_，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_。 1.51015 吸引 斥力 饱和性 3四种基本相互作用 (1)万有引力(长程力) (2)电磁相互作用(长程力) (3)强相互作用(短程力) (4)弱相互作用(短程力) 1较轻的原子核 质子数和中子数_。 2轻重原子核 中子数_质子数，越重的原子核两者相差越多。 原子核中质子与中子的比例 大致相等 大于 1结合能 核子结合成原子核时_的能量，或原子核分解成核 子时_的能量，都叫做原子核的结合能。 2比结合能 原子核的结合能与其_之比，称做比结合能。 3比结合能与原子核的稳定性 比结合能的大小能够反映核的稳定程度，_能越大 ，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。 结合能 放出 吸收 核子数 比结合 1质量亏损 组成原子核的_的总质量与新_的质量之差 ，叫做核的质量亏损。 2质能方程 E_ (或E_) 这就是著名的爱因斯坦质能方程。 质能方程 核子 原子核 mc2mc2 重点难点突破 一、对原子核稳定性的理解 1原子的稳定性 原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小 ，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力 ，原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加质子和中子 ，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互 吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性。 2核力的饱和性 稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核子的作 用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核 ，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，形成的核也一定是不稳定的。所以，原子核大 小也受到限制。 特别提醒： 核力与带电荷情况无关。无论是质子间、中子间、质子和 中子间均存在核力，且是相同的。 答案：核子间存在核力，当核力的作用范围小于0.81015m 时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。 二、对质量亏损和质能方程的理解 1对质量亏损的理解 (1)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓的质量亏 损并不是这部分质量消失或质量转变为能量。物体的质量应包 括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量的减少，减少的 静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。 (2)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是 不变的。 2对质能方程E mc2的理解 (1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的 。具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于 光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体 的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量 的总和。 (2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比。物体质 量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少， 这时质能方程也写作Emc2。 (3)质能方程的本质： 质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的 某一属性(质量和能量)等同起来； 质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了 这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能 量守恒，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个量可以相 互转化； 质量亏损不是否定了质量守恒定律。根据爱因斯坦的相 对论，辐射出的光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且 这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍 成立。 特别提醒： (1)切记不要误认为亏损的质量转化为能量。核反应过程中 质量亏损是静止的质量减少，辐射光子的运动质量刚好等于 亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒。 (2)核反应中释放的核能是由于核力做功引起的。 答案：(1)核反应前后质量守恒和能量守恒 (2)守恒 三、结合能的计算方法 1根据质量亏损计算 (1)根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损 m。 (2)根据爱因斯坦质能方程Emc2计算核能。 其中m的单位是千克，E的单位是焦耳。 3根据能量守恒和动量守恒来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量 和能量是守恒的，因此，利用动量和能量守恒可以计算出核能 的变化。 4利用平均结合能来计算核能 原子核的结合能核子的平均结合能核子数。核反应中 反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核 的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。 考点题型设计 对核力的认识 解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在 1.51015m之内，核力比库仑力大得多。因此，选项B正确， A错误。 核力在大于0.81015m时，表现为吸引力，且随距离增大 而减小，在距离小于0.81015m时，核力表现为斥力，因此核 子不会融合在一起。所以，选项C正确。 人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克 的堡垒，故D项不正确。 答案：BC 答案：D 解析：核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨 大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远 小于库仑力，故选项D正确。 对结合能与比结合能的理解 解析：核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是 吸收能量，A选项错；比结合能越大的原子核越稳定，但比结 合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核 的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重 核反而小，B、C选项错；中等质量原子核的比结合能比轻核 的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比 轻核大，D选项正确。 答案：D 答案：AD 解析：由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释 放出能量。反之，将原子核分开变为自由核子，它需要吸收相 应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；对核子较 多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合 能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误，D正确。 结合能和质量亏损的计算 易错案例剖析 易错分析：根据质能方程Emc2，错误的判断出质量与能量之 间可相互转化，而错选A项；根据Emc2，认为释放的核能 是由亏损的质量转化来的，从而错选C、D两项。 正确解答：Emc2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，并不是说明了能量与质量之间