2019-2020学年高中物理 第19章 原子核 5 核力与结合能课件 新人教版选修3-5(1)

5核力与结合能,目前，在我国居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素比如，有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性惰性气体氡，而氡发生放射性衰变时会放出导致细胞癌变及呼吸道方面的疾病的射线因此检测装修材料的放射性是否超标就显得尤为重要，如果有以下仪器可供选择，你会选择哪一种呢？()a威尔逊云室b气泡室c盖革米勒计数器d以上三种均可,答案：c花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，用计数器效果很好，所以选择c.,一、核力与四种相互作用1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【答案】核子核力,2核力特点：(1)核力是核子间的_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【答案】(1)强相互作用大得多(2)短程力1.51015m(3)相邻饱和性,3四种相互作用：_、_、_、_.【答案】万有引力电磁力强相互作用力弱相互作用力,二、结合能与质量亏损1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【答案】需要放出2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【答案】核子数牢固稳定中等大小,3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_【答案】(1)emc2(2)小于(3)emc2,1核力的特点(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现在它的作用范围内，核力比库仑力大得多(2)核力是短程力，作用范围在1.51015m之内，核力在大于0.81015m时表现为吸引力，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，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起,对核力的理解,(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饱和性2四种基本相互作用自然界中最基本的四种相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用特别提醒：(1)引力相互作用和电磁相互作用是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力(2)核力就是一种强相互作用，弱相互作用是引起衰变的原因,1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b核力就是电磁力c核力是短程力，作用范围在1.51015m之内d核力与电荷有关【答案】c【解析】核力是短程力，超过1.51015m，核力急剧下降几乎消失，故c对，核力与万有引力、电磁力不同，故a、b不对，核力与电荷无关，故d错,1核子的比例关系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，越重的原子核，两者相差越多如图所示,原子核中质子与中子的比例,2形成原因(1)这与核力的不同特点有关：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集聚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，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定,(2)与核力饱和性有关：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多，由于核力作用范围有限，及核力的饱和性，如果继续增大原子核，一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的，所以原子核大小受限制,2关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()a原子核中质子数和中子数一定相等b稳定的重原子核里，质子数比中子数多c原子核都是非常稳定的d由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的,【答案】d【解析】自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多因此正确答案选d.,1结合能和比结合能由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量核反应中放出或吸收的能量称为核结合能比结合能(又叫平均结合能)：原子核的结合能与核子数之比比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定,对结合能的理解,2比结合能与原子核的稳定性(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，中等核子数的原子核，比结合能较大，表示中等原子核较稳定(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,3(多选)对结合能、比结合能的认识，下列正确的是()a一切原子核均具有结合能b自由核子结合为原子核时，可能吸收能量c结合能越大的原子核越稳定d比结合能越大的原子核越稳定【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赋予相应的能量，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,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,对质量亏损和质能方程的理解,2对质能方程的理解爱因斯坦质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系emc2，或物体的质量与其总能量的数量关系emc2，此方程揭示了质量和能量不可分割，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的乘积，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之和，物体质量增加则总能量增加，质量减小，总能量随之减小，二者在数值上存在着简单的正比关系,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,4(多选)关于爱因斯坦质能方程的下列说法中正确的是()aemc2中的e是物体以光速c运动的动能bemc2是物体各种形式能的总和c由emc2知，在核反应中，亏损的质量m转化成能量e放出d由emc2知，在核反应中亏损的静质量转化为动质量，被放出的能量带走【答案】bd,解析：由爱因斯坦质能方程emc2表明物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，选项a错误，b正确；emc2表明，在核反应中，亏损m质量将产生emc2的能量，选项c错误；d正确,质能方程的理解,反思领悟：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,1(多选)根据爱因斯坦的质能方程emc2有()a物质的质量与光速的乘积大小为物质所具有的能量b物质的质量与光速平方的乘积大小为物质所具有的能量c根据emc2求得的能量是核能d根据emc2求得的e是物质的所有形式的能量总和【答案】bd,结合能和比结合能的理解,反思领悟：要注意结合能和比结合能不同概念，一般先求结合能，再求比结合能求结合能时，通常可以用emc2来计算，还可以用能量守恒等方法，另外也有先知道比结合能去求解结合能的,2(2018宜宾名校一模)关于核力和结合能，下列说法正确的是()a强相互作用力是原子核内部的力，弱相互作用力是原子核外部的力b强相互作用力和弱相互作用力都是短程力，其力程均在1018米范围内c每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性d组成原子核的核子越多，它的结合能越低【答案】c,核能的计算,(3)若氘核质量为2.014102u、氚核质量为3.016050u、氦核质量为4.002603u、中子质量为1.008995u，则h与h聚变生成he及释放一个中子，这个反应释放出的能量为多少？其中1u931.5mev.(结果保留4位有效数字),(3)质量亏损为mm氘m氚m氦m中代入解得m0.018554u根据爱因斯坦质能方程得到，核反应释放出的能量为emc217.28mev.,反思领悟：(1)核能计算的基本方法：由emc2计算，关键先求出质量亏损m.根据能量守恒和动量守恒计算(2)正确运用质能方程、动量守恒定律和能量守恒定律以及动量和动能的大小关系是解题的关键,守恒思想在核反应中的应用守恒定律是自然界普遍成立的规律，守恒定律的本质是：物体在发生变化或两物质发生相互作用的过程中某些物理量的总量保持不变，这些物理量在这一过程中是守恒的原子核在发生变化和反应过程中也遵循质量数守恒、电荷数守恒和能量守恒定律，以及动量守恒定律,创新拓展提升,质量数守恒就是参加反应前的各原子核的质量数总和等于反应后各原子核的质量数的总和，电荷数守恒就