高中物理 19.5 核力与结合能课件2 新人教版选修35.ppt

5核力与结合能 1 了解四种基本相互作用 知道核力的特点 2 认识原子核的结合能及质量亏损 并能应用质能方程进行计算 3 能简单解释轻核和重核内中子数 质子数具有不同比例的原因 一 核力与四种基本相互作用 核力 原子核里的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 核子 核力 核力特点 1 核力是核子间的一种的一种表现 在它的作用范围内 核力比库仑力 2 核力是 作用范围在之内 3 每个核子只跟的核子发生核力作用 这也称为核力的 4 核力与核子是否带电无关 质子与质子间 质子与中子间 中子与中子间都可以有核力作用 强相互作用 大得多 短程力 10 15m 相邻 饱和性 四种基本相互作用 更短 电磁力 万有引力 二 原子核中质子与中子的比例 较轻原子核 质子数与中子数 较重原子核 中子数质子数 越重的原子核 两者相差 大致相等 大于 越多 三 结合能与质量亏损 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 比结合能 原子核的结合能与之比 也叫平均结合能 比结合能越大 表示原子核中核子结合得越 原子核越 的核的比结合能最大 最稳定 需要 放出 核子数 牢固 稳定 中等大小 质量亏损 1 爱因斯坦 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 亏损的质量与释放的能量间的关系 e mc2 小于 e mc2 一 比结合能与原子核稳定性的关系 比结合能曲线不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图19 5 1所示 图19 5 1 从图中可看出 中等质量原子核的比结合能最大 轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小 比结合能与原子核稳定性的关系 1 比结合能的大小能够反映核的稳定程度 比结合能越大 原子核就越难拆开 表示该核就越稳定 2 核子数较小的轻核与核子数较大的重核 比结合能都比较小 表示原子核不太稳定 中等核子数的原子核 比结合能较大 表示原子核较稳定 3 当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时 就可释放核能 例如 一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核 或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核 都能释放出巨大的核能 二 判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法在核反应中是释放能量还是吸收能量 需要确定反应前后质量的变化情况 若质量减少即发生了质量亏损 则释放出能量 若质量增加 则吸收能量 三 对质能方程本质的理解爱因斯坦质能方程反映的是质量亏损和释放出核能这两种现象之间的联系 并不表示质量和能量之间的转变关系 对于质量亏损 不能理解为质量转变成了能量 质能方程的本质是 1 质量或能量是物质的属性之一 绝不能把物质和它们的某一属性 质量和能量 等同起来 2 质能方程揭示了质量和能量的不可分割性 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绝不等于这两个量可以相互转化 3 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 对核力的理解 典例1 对于核力 以下说法正确的是 a 核力是弱相互作用 作用力很小b 核力是强相互作用的表现 是强力c 核子之间的距离小于0 8 10 15m时 核力表现为斥力 因此核子不会融合在一起d 人们对核力的了解很清楚 特别是在小于0 8 10 15m时核力的变化规律更清楚 解析要掌握好核力的基本特点 掌握核力与万有引力 电磁力的区别 这是解决核力问题的关键 核力是强相互作用的一种表现 它的作用范围在1 5 10 15m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 8 10 15m时表现为吸引力 且随距离的增大而减小 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 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 故选项d不正确 答案bc 变式1 下列关于核力的说法正确的是 a 核力同万有引力没有区别 都是物体间的作用力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 核力与电荷有关解析核力是短程力 超过1 5 10 15m 核力急剧下降几乎消失 故c正确 核力与万有引力 电磁力不同 故a b错 核力与电荷无关 故d错 答案c 对质能方程的理解 答案b借题发挥在核反应中 是释放能量还是吸收能量 需要确定反应前 后质量的变化 若反应后质量减少即发生了质量亏损 则释放出能量 反之吸收能量 由于不明确质量亏损的含义和与能量的关系 易误选d 注意此反应过程质量发生亏损 释放出能量 变式2 下列说法中正确的是 a 爱因斯坦质能方程反映了物体质量就是能量 它们之间可以互相转化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 核反应中发现的 质量亏损 是消失的质量转化成的d 因在核反应中产生能量 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答案b 核能的计算 答案abc借题发挥核能的计算方法 1 根据质量亏损计算 根据核反应方程 计算核反应前和核反应后的质量亏损 m 根据爱因斯坦质能方程 e mc2计算核能 其中 m的单位是千克 e的单位是焦耳 2 利用原子质量单位u和电子伏特计算 e m 931 5mev 其中 m的单位是u e的单位是mev 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 解析聚变反应前氘核和氚核的总结合