高中物理-19-5-核力与结合能学案-新人教版选修3-5

精品文档 1欢迎下载 课时课时 1919 5 5 核力与结合能核力与结合能 1 知道核力的概念 特点及自然界存在的四种基本相互作用 2 知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小 3 理解结合能的概念 知道核反应中的质量亏损 4 知道爱因斯坦的质能方程 理解质量与能量的关系 1 核力与四种基本相互作用 1 核力是 强相互作用的一种表现 在原子核的尺度内 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 核力在距离大于 0 8 10 15 m 时 表现为 引力 而在距离小于 0 8 10 15 m 时表现为 斥力 因此核子能克服库仑力束缚 而在核内又不至于融合在一起 3 每个核子只跟 邻近的核子发生核力的作用 这种性质称为核力的饱和性 4 原子核内还有弱相互作用 弱相互作用是引起原子核 衰变的原因 5 自然界中有四种基本相互作用 分别是 万有引力 电磁力 强相互作用和弱相 互作用 2 原子核中质子与中子的比例 1 中子与其他的核子没有 库仑力 但有相互吸引的核力 所以有助于维系原子核 的稳定 2 自然界中较轻的原子核 质子数与中子数大致相等 较重的原子核 中子数大 于质子数 越重的原子核 两者相差越多 3 结合能 1 原子核是核子凭借核力结合在一起的 把核子再分开 需要能量 这就是原子核的 结合能 2 原子核的结合能与核子数之比 称作比结合能 比结合能越大 原子核中的核子 结合得越牢固 原子核就越稳定 精品文档 2欢迎下载 4 质量亏损 1 爱因斯坦的质能方程E mc2 2 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和 这个现象叫作质量亏损 3 中等大小的原子核的比结合能最大 如果使较重的原子核分裂成中等大小的原子核 或者把较小的原子核合并成较大的原子核 核子的比结合能都会增加 即核子将发生新 的质量亏损 释放新的结合能 主题 1 探究核力 情景 核力是组成原子核的作用力 属于强相互作用的类型 核力是一种很复杂的相 互作用 人们通过多年的实验研究和理论分析 才对它的特性有了比较细致的了解 但仍 不完全 阅读教材中 核力与四种基本相互作用 部分的内容 回答下列问题 问题 1 科学家为什么会猜想原子核内核子之间会存在核力 2 核力有什么特点 3 自然界中有哪些基本相互作用 主题 2 原子核中质子与中子的比例 情景 阅读教材 原子核中质子与中子的比例 标题下的相关内容 回答下面的问题 问题 稳定原子核中的质子数和中子数有怎样的关系 为什么 主题 3 结合能 情景 阅读教材 结合能 标题下的相关内容 回答下面的问题 问题 什么是结合能 它有何意义 精品文档 3欢迎下载 主题 4 探究质量与能量 问题 1 什么是质量亏损 质量亏损 m与能量变化 E之间有什么关系 2 原子核的比结合能与原子核的大小有什么关系 人们因此想到了怎样的释放结合能 的方法 1 考查核力 原子核内的核子能稳定地结合在一起 是因为有核力的作用 下列说法中正 确的是 A 核力是核子间的库仑力和万有引力的合力 B 每个核子与核内的其他核子之间都存在着核力的作用 C 每个核子只跟与它相邻的核子之间有核力作用 D 核力是一种很强的力 是在核子之间存在的 超短距离的作用力 2 考查结合能 关于原子的结合能 下列说法中正确的是 A 使原子核分解为核子时释放的能量 B 核子结合成核时需要吸收的能量 C 核子结合成核时释放的能量 D 核子结合成核时释放的能量等于将核分解为核子时吸收的能量 3 考查核反应中的质量数与质量 下列关于核反应的说法正确的是 A 质子和中子的质量相等 所以质量数都是 1 B 核反应前后 质量是守恒的 C 核反应前后 质量数是守恒的 D 所有核反应都只会发生质量亏损 4 考查爱因斯坦质能方程 太阳因核聚变释放出巨大的能量 同时其质量不断减少 太阳 每秒钟辐射出的能量约为 4 1026 J 根据爱因斯坦质能方程 太阳每秒钟减少的质量的数 量级为 精品文档 4欢迎下载 A 1036 kg B 1018 kg C 1013 kg D 109 kg 拓展一 核力与四种基本相互作用 1 物理学研究表明 自然界存在四种基本相互作用 关于我们学习过的重力 弹力 下列说法正确的是 A 都属于万有引力相互作用 B 重力属于万有引力相互作用 弹力属于弱相互作用 C 重力属于强相互作用 弹力属于弱相互作用 D 重力属于万有引力相互作用 弹力属于电磁相互作用 拓展二 结合能 2 在一次核反应中 U 变成 Xe 和 Sr 时 要释放出若干中子 U 的平均结合能约为 7 6 MeV Xe 的平均结合能约为 8 4 MeV Sr 的平均结合能约为 8 7 MeV 问 1 把 U 分解为核子时 要吸收多少能量 2 使相应的核子分别结合成 Xe 和 Sr 时 要释放出多少能量 3 在这个核反应中是吸收还是放出能量 这个能量大约是多少 拓展三 质量亏损与质能方程 3 一静止的质量为M的氡核 Rn 发生 衰变 放出一个速度为v0 质量为m的 粒 子和一个反冲核钋 Po 假设氡核发生衰变时 释放的能量全部转化为 粒子和钋核的动 能 1 写出衰变方程 2 求出衰变过程中的质量亏损 亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计 精品文档 5欢迎下载 参考答案参考答案 知识体系梳理 强相互作用 大得多 1 5 10 15 引 斥 邻近 衰变 万有引力 电磁力 库仑 核 相等 大于 结合 核子数 牢固 稳定 mc2 小于 增加 质量 亏损 重点难点探究 主题 1 1 人们想到原子核内核子之间有万有引力和电磁力 但电磁力比万有引力大得多 不可能抗衡质子之间的库仑斥力 那么又是什么力维持原子核的稳定呢 因此科学家猜想 核子间有核力把核子紧紧地束缚在核内 维持了原子核的稳定 2 核力有三个特征 第一 核力是强相互作用的一种表现 在原子核范围内 核力远大于 库仑力 第二 核力是短程力 作用范围在 1 5 10 15 m 之内 第三 核力具有饱和性 每个核子只与相邻的核子发生核力作用 精品文档 6欢迎下载 3 自然界中有四种基本相互作用 分别是万有引力 电磁力 强相互作用和弱相互作用 主题 2 较轻的原子核中质子数与中子数大致相等 但对于较重的原子核 中子数大于质 子数 越重的元素 两者相差越多 质子与中子成对地构建原子核 随原子核的增大 核子间的距离增大 核力和电磁力都会 减小 但核力减小得更快 所以当原子核增大到一定程度时 相距较远的质子间的核力不 足以平衡它们之间的库仑力 这个原子核就不稳定了 若只增加中子 中子与其他核子没 有库仑力 但有相互吸引的核力 所以有助于维系原子核的稳定 因此稳定的重原子核中 中子数要比质子数多 由于核力的作用范围是有限的 再加上核力的饱和性 若再增大原 子核 一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用 这时候再增加中子 形成的核 也一定是不稳定的 主题 3 由于核子间存在着强大的核力 原子核是一个坚固的集合体 要把原子核拆散成 核子 需要克服核力做巨大的功 或者说需要巨大的能量 把原子核分开成核子要吸收能 量 核子结合成原子核要放出能量 这个能量叫作原子核的结合能 但原子核中核子数不 同 核子多的核 结合能大 结合能与核子数之比 称作比结合能 也叫平均结合能 比 结合能越大意味着分开核子平均需要提供的能量越多 表示原子核中核子结合得越牢固 原子核越稳定 主题 4 1 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和 这个现象叫作质量亏损 根据爱 因斯坦的质能方程E mc2可知 E mc2 2 中等大小的原子核的比结合能最大 随着原子核增大或减小 其比结合能都减小 人们 因此想到 如果使较大的原子核分裂为中等的原子核 或把较小的原子核合并成较大的原 子核 都会使其比结合能增大 即发生质量亏损 释放新的结合能 基础智能检测 1 CD 2 CD 3 CD 4 D 全新视角拓展 1 D 解析 重力是由于物体受地球吸引而产生的 属于万有引力相互作用 弹力和摩 擦力从其产生机理上说是物质内部原子的吸引和排斥 属于电磁相互作用 所以 D 正确 2 1 1786 MeV 2 1142 4 MeV 783 MeV 3 放出能量 139 4 MeV 解析 1 把 U 分解为核子时要吸收的能量为E1 235 7 6 MeV 1786 MeV 2 核子结合成 Xe 释放出的能量为E2 136 8 4 MeV 1142 4MeV 精品文档 7欢迎下载 核子结合成 Sr 释放出的能量为E3 90 8 7 MeV 783 MeV 3 在这个核反应中放出的能量为 E E2 E3 1925 4 MeV 由于E E1 所以这个核反应放出能量 放出的能量为 E E E