高中物理第十九章第五节核力与结合能学案新人教版选修.doc

第十九章 原子核5 核力与结合能【学习目标】1了解四种基本相互作用，知道核力的性质。2认识原子核的结合能及质量亏损，会用质能方程计算。3能简单解析轻核和重核内中子数，质子数具有不同比例的原因。【重点难点】1核子靠什么力紧密结合在一起，形成稳定的原子核。2结合能与比结合能的概念。【课前预习】1核力与基本相互作用（1）核力：原子核里的_之间存在着相互作用的核力，_把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。（2）核力有哪些特点？核力是强相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多。核力是短程力，作用范围在之内。每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这也称为核力的饱和性。引起衰变的原因是弱相互作用，该作用也是短程力，其力程比强力更短，为，作用强度比电磁力小。2原子核中质子与中子的比例（1）自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致_，但对于较重的原子核，中子数_质子数，越重的元素，两者相差_。（2）原子核越大，有些核子间的距离越来越远，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间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，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，所以有助于维持原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。3结合能（1）由于核子间存在着强大的_，要把原子核拆解成核子，需要克服_做功，也就是要提供一定的_。（2）结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时_的能量；或若干个核子在核力作用下结合成原子核时_的能量。（3）比结合能：原子核的结合能与_之比，也叫平均结合能。（4）核反应释放核能的条件是由比结合能较_的原子核转化为比结合能较_的原子核的过程。4质量亏损、质能方程（1）爱因斯坦的质能方程_。（2）质量亏损：原子核的质量_组成它的核子的质量之和的现象。（3）你怎样理解质能方程？质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相对应，具体地说，一定质量的物体具有的能量是一定的，等于光速的平方与其质量的乘积。这就是所说的总能量，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。物体的质量越大，能量就越大。我们常见的物体的能量都很大，只是绝大部分能量都藏于物体内部，不能被释放出来，因而无法被人们利用。不要说成是质量转化成能量，质量和能量是两个不同的量，数值上存在简单的正比关系，在自然界中，质量和能量都是基本的守恒量。根据质能方程，物体质量增加，则总能量也随之增加，这时质能方程可写为。【预习检测】1对于核力，以下哪些说法是正确的（ ）A核力是弱相互作用，作用力很小B核力是强相互作用，是强力C核子之间的距离小于时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D人们对核力的了解很清楚，特别是在小于时变化规律更清楚2关于原子核中质子与中子的比例，下列说法正确的是（ ）A所有原子核中质子数与中子数一定相等B轻核中质子数与中子数大致相等C重核中质子数大于中子数D重核中质子数小于中子数3下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（ ）A核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大4关于质能方程，下列哪些说法是正确的（ ）A质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D一定量的质量总是与一定量的能量相联系的参 考 答 案 【课前预习】1.（1）核子，核力2（1）相等，大于，越多3（1）核力，核力，能量； （2）所需要，所释放 （3）核子数 （4）小，大4（1） （2）小于 【预习检测】1BC， 2BD， 3D， 4BDHuale 堂中互动【典题探究】【例1】已知：氮核质量，氧17核的质量为，氦核质量，氢核质量为。试判断：这一核反应是吸收能量还是放出能量？能量变化多少？解析反应前总质量：，反应后总质量：可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应。吸收的能量利用来计算，若反应过程中质量增加，就会吸收的能量，故：。【例2】一个质子和一个中子结合成一个氘核，并释放能量E，写出这个核反应的方程。若质子质量为，中子质量为，求氘核的质量。解析一个质子和一个中子结合成一个氘核，核反应方程为：。由于这个核反应是单个核子结合成原子核，就会释放出能量。由爱因斯坦的质能方程可知，这一反应有质量亏损，若质量的亏损为，则。而，故氘核的质量为【例3】两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，中子的质量为，质子的质量为，氦核的质量为，试计算用中子和质子生成1kg的氦时，要释放出多少核能？解析先计算生成一个氦核释放的能量，再根据1kg氦核的个数即可算出释放的总的核能。核反应方程，生成一个氦核过程的质量亏损，释放的能量，生成1kg氦核释放的能量【例4】原来静止的