5.3核力与结合能课件高二下学期物理人教版选择性

第五章原子核

人教版（2019）选修第三册5.3

核力与结合能1.知道四种基本相互作用，知道核力的性质。2.了解原子核的结合能和比结合能的概念。3.能用质量亏损和质能方程计算核能相关问题。学习目标原子核是由中子和质子构成的。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不分散开呢？导入新课1.核力：pnnppn3H3He阅读课本P115-116，回答下列问题:●什么是核力？●核力具有怎样的特点？一、核力与四种基本相互作用能够把核中的各种核子紧密结合在一起的很强的相互作用。⑴性质：⑵作用范围：质子——中子中子——中子质子——质子强相互作用（又称强力），比库仑力大原子核内数量级——10-15m总结相邻的核子之间发生核力作用2.四种基本相互作用

长程力短程力弱相互作用引起β衰变作用范围10-15m强相互作用弱相互作用基本相互作用万有引力电磁相互作用1.结合能引力势能动能内能损失机械能类比：碰撞

氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要吸收能量。反过来，四个核子结合成氦原子核要放出能量。

那么，把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量有什么关系?思考讨论二、结合能核子分开，克服核力做功，吸收能量核子结合，核力做正功，放出能量原子核核子结合能：分析：通过核子结合成原子核时释放的能量来计算。建立概念将原子核分解成单独存在的核子所需要的能量。依据能量守恒定律，可知原子核分开吸收的能量=核子结合放出的能量新思路：间接计算结合能2.比结合能思考与讨论核子数越多，原子核的结合能越大，是否原子核就越稳定呢？物义：反映核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越稳定。原子核的结合能与其核子数之比，称做比结合能，又称平均结合能。建立概念针对练

对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是(

)A.核子结合为原子核时，一定释放能量B.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，它需要吸收相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；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。AD质能方程

E=mc2E：能量

m：质量

c：真空中的光速理解：

●质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的。思考：核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量。这个能量有多大？可能计算出来吗？三、质量亏损ΔE＝Δmc2●根据质能方程，质量变化时，有例题（课本P117）已知中子的质量mn=1.6749×10-27kg，质子的质量mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量mD=3.343×10-27kg，求氘核的比结核能。解：△m=(mn+mp)-mD=3.90×10-30kg△E=△mc2=3.90×10-30×（3.00×108）2=3.51×10-13J若能量单位为电子伏，1eV=1.6×10-19J氘核的比结合能：质量亏损：原子核能量质量亏损光中子质子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。分析：质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。建立概念依据：核反应中，质量亏损Δm，则释放核能ΔE＝Δmc2●若Δm的单位是千克，则需要将c＝3×108m/s代入，计算得到的ΔE

的单位

为焦耳。●若Δm的单位是u（u为原子质量单位1u=1.6605×10-27kg）1uc2=1.6605×10-27×（2.9979×108）2J=1.4924×10-10J=931.5MeV练习：课本P118

T4核能的计算数值上等于u的个数设Δm=xu，则释放核能ΔE＝Δmc2=x·uc2=x×931.5MeV即

ΔE＝x×931.5MeV

特点:思考:

当比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时，释放能量还是吸收能量？●轻核和重核，比结合能较小

●中等大小的核，比结合能最大

原子核的比结合能与质量数的关系1.大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：

已知

的质量为2.0136u，

的质量为3.0150u，

的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为

(

)A.3.7MeV B.3.3MeVC.2.7MeV D.0.93MeVB达标测试2.(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有

(

)A.核的结合能约为14MeVB.核比

核更稳定C.两个

核结合成

核