19.5《核力与结合能》

19 5 核力与结合能 教学目标 1 知识与技能 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 2 过程与方法 1 会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能 2 培养学生的理解能力 推理能力 及数学计算能力 3 情感 态度与价值观 1 使学生树立起实践是检验真理的标准 科学理论对实践有着指导和预见作用的能力 2 认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义 教学重点 质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解 教学难点 结合能的概念 爱因斯坦的质能方程 质量与能量的关系 教学方法 教师启发 引导 学生讨论 交流 教学用具 多媒体教学设备一套 可供实物投影 放像 课件播放等 原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的 质子和中子统称为核子 电荷数 质子数质量数 质子数 中子数 核子数 原子核的半径约为10 15m 只相当原子半径的万分之一 在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是很大 万有引力太小 只有库仑力的10 36 而通常原子核是稳定的 于是核内还应有另一种力把各种核子紧紧拉在一起 此力称为核力 核力 mp mp 库仑力 库仑力 万有引力 万有引力 核力 核子靠什么力结合成原子核 核力 能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力 核力具有怎样的特点呢 一 核力 科目一考试 科目二考试2016年科目二考试技巧 考试内容 考试视频 2 核力是短程力 约在10 15m量级时起作用 距离大于0 8 10 15m时为引力 距离为10 10 15m时核力几乎消失 距离小于0 8 10 15m时为斥力 3 核力具有饱和性 核子只对相邻的少数核子产生较强的引力 而不是与核内所有核子发生作用 4 核力具有电荷无关性 对给定的相对运动状态 核力与核子电荷无关 要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物 夸克的相互作用 1 核力是四种相互作用中的强相互作用 强力 的一种表现 除核力外原子核内还存在弱相互作用 弱力 弱力是引起中子 质子转变的原因弱相互作用也是短程力 力程比强力更短 为10 18m 作用强度则比电磁力小 二 原子核中质子与中子的比例 二 原子核中质子与中子的比例 自然界中较轻的原子核 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 为什么会这样呢 核越来越大 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之间的库仑力 这个原子核就不稳定了 这时 如果不再成对地增加核子 而只增加中子 中子与其他核子没有库仑斥力 但有相互吸引的核力 有助于维系原子核的稳定 由于这个原因 稳定的重原子核里 中子数要比质子数多 由于核力的作用范围是有限的 如果继续增大原子核 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也无济于事 这样的核必然是不稳定的 在宇宙演化的进程中 各种粒子有机会进行各种组合 但那些不稳定的组合很快就瓦解了 只有200多种稳定的原子核长久地留了下来 现在观察到的天然放射性元素 则正在瓦解之中 某一数值时 某一数值时 相同 三 结合能 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 比结合能 结合能与核子数之比 称做为比结合能 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牢固 原子核越稳定 三 结合能 四 质量亏损 1 例题 中子的质量 1 6749 10 27Kg质子的质量 1 6726 10 27Kg中子和质子的质量和 3 3475 10 27Kg氘核的质量 3 3436 10 27Kg质量差 0 0039 10 27Kg 3 有关问题的理解和注意事项 第一 核反应过程中 核子结合成原子核时 新核质量小于核子的质量 质量亏损 同时以 光子形式释放核能 原子核分解为核子时 需要吸收一定能量 核子的总质量大于原原子核的质量 第二 核反应过程中 质量亏