《核力与结合能》课件

3.核力与结合能自主落实·必备知识全过关合作探究·能力素养全提升学以致用·随堂检测全达标素养目标1.知道四种基本相互作用与核力的特点，了解结合能、比结合能和质量亏损的基本观念和相关实验．(物理观念)2．理解核力是短程力，掌握比结合能和质量亏损，能用质能方程进行计算，提高分析、解决问题的能力．(科学思维)自主落实·必备知识全过关一、核力与四种基本相互作用1．强相互作用(1)定义：原子核中的核子之间存在一种______的相互作用，即存在一种________，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核，这种作用称为___________．(2)特点①核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多．②是短程力，作用范围只有约________．每个核子只跟相邻的核子发生作用很强核力强相互作用10－15m2．弱相互作用(1)定义：在某些放射现象中起作用的还有另一种基本相互作用，称为弱相互作用．引起原子核β衰变的原因(2)是短程力，作用范围只有________．10－18m3．四种基本相互作用二、结合能与质量亏损1．结合能原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要________，这就是原子核的结合能．核子分开吸收的能量，核子结合放出的能量2．比结合能原子核的结合能与________之比，叫作比结合能，也叫作________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________．能量核子数平均稳定3．质能方程物体的能量与它的质量的关系是E＝________．4．质量亏损只有在核反应中才发生原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．mc2情

境

体

验β衰变时，原子核中会生成一个电子，并将其以极高的速度抛出．电子与原子核间为库仑引力，那么是哪种力将电子抛出的呢？提示：弱相互作用．合作探究·能力素养全提升探究一核力与四种基本相互作用核心归纳1.四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用(1)引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”．是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状．万有引力是长程力．(2)电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体．(3)强相互作用：在原子核内，强相互作用将核子束缚在一起，是短程力．(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．弱相互作用也是短程力，其力程比强相互作用更短，作用强度则比电磁力小．2．核力的性质(1)核力是四种相互作用中的强相互作用的一种表现．(2)核力是短程力．约在10－15m的范围内起作用，距离大于10－15m时为引力，距离小于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．核力与核子带不带电、带正电还是带负电无关．应用体验例1核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为(

)A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C．核子间存在着强大的核力D．核子间存在着复杂的磁力答案：C解析：核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，核子间的相互作用力做功，故伴随着巨大的能量变化，C正确．针对训练1.(多选)关于原子内的相互作用力，下列说法正确的是(

)A．原子核与电子之间的作用力主要是电磁力B．中子和质子间的作用力主要是核力C．质子与质子间的核力，在2.0×10－15m的距离内远大于它们相互间的库仑力D．原子核与电子之间的万有引力大于它们之间的电磁力答案：AB解析：A对：原子核与电子之间的作用力主要是电磁力．B对：中子和质子间的作用力主要是核力．C错：核力与万有引力、电磁力的性质不同，核力是短程力，作用范围在10－15m之内．D错：原子核与电子之间的万有引力小于它们之间的电磁力．2．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是(

)A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力

答案：D解析：核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于质子间的库仑力；质子质量非常小，它们之间的万有引力小于库仑力．探究二结合能核心归纳1.结合能与比结合能：结合能是原子核拆解成核子时吸收的能量，而比结合能是原子核拆解成核子时平均每个核子吸收的能量．2．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所示．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．3．比结合能与原子核稳定的关系：(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定．(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，就可能释放核能．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．

答案：BC

针对训练3.(多选)下列关于结合能和比结合能的说法中正确的有(

)A．结合能是核子结合成原子核时放出的能量B．结合能是原子核拆解成核子时所需要的最小的能量C．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大D．重核与中等大小的原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大答案：AB解析：结合能是核子结合成原子核时放出的能量，也是原子核拆解成核子时所需要的最小的能量，A、B正确；比结合能越大，原子核越稳定，但比结合能大的原子核，其结合能不一定大，例如中等大小的原子核的比结合能比重核的大，但由于其核子数比重核的少，所以其结合能比重核的小，C、D错误．探究三质量亏损与核能的计算核心归纳1.对质量亏损的理解(1)质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成新核的过程中以能量的形式辐射出去了．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给．(2)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γ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．(3)质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来．(4)质量亏损是核反应前与核反应后的质量之差．2．对质能方程E＝mc2的理解(1)质量、能量是物质的两种属性，它们之间不能相互转变．(2)质能方程建立了质量和能量之间的数量关系，即物体的总能量与其质量成正比．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2.3．核能的计算方法(1)根据质量亏损计算①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm.②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳．(2)利用原子质量单位u和电子伏特计算根据1u≈931.5MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV.其中Δm的单位是u，ΔE的单位是MeV.4．判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法(1)根据反应前后质量的变化情况进行判断，若质量减少即发生了亏损，则释放能量；若质量增加，则吸收能量．(2)根据能量守恒判断，若不吸收光子而其他形式的能量(如动能)增加则放出能量．应用体验题型3对质量亏损和质能方程的理解例3下列说法中正确的是(

)A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化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藏的能量的量度C．核反应中发生的“质量亏损”是消失的质量转变为能量D．因为在核反应中能产生能量，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解析：E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间可以相互转化，故A错误，B正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，只是在核反应前后能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质的一部分质量由静质量变成动质量，故D错误．

答案：A

答案：BC

1.对于核力，以下哪些说法是正确的(

)A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是强相互作用，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当堂小练解析：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D项不正确。答案：BC2.关于核力与结合能，下列说法不正确的是（）A．核力是短程力，与核子间的距离有关，可为引力也可为斥力B．核力具有饱和性和短程性，重核的中子数多于质子数C．比结合能小的原子核合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能D．原子核的结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定解析：A．核力是短程力，作用范围在之内，核力在大于时表现为引力，且随距离增大而减小，超过，核力急剧下降几乎消失，而在距离小于时，核力表现为斥力，故A正确，不符合题意；B．核力具有饱和性和短程性，重核的中子数多于质子数，故B正确，不符合题意；C．比结合能小的轻核合成比结合能大的原子核，比结合能小的重核分解成比结合能大的原子核时都要发生质量亏损，则一定释放核能，故C正确，不符合题意；D．原子核的比结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确，符合题意。故选D。答案：D3.核燃料铀-235的一种典型的裂变方程是

，衰变方程是

，下列说法正确的是（）A．裂变过程吸收能量B．X核中含有88个中子C．X核与

核的总质量大于

核的质量D．裂变释放能量产生的高温会加快

的衰变解析：A．核反应释放能量，所以核裂变和衰变都释放能量，故A错误；B．核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒，故新核X的质量数为235-89-2=144，电荷数为92-36=56，故新核X的中子数为144-56=88，故B正确；C．核反应质量会出现亏损，X核与

核的总质量小于

核的质量，故C错误；D．放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关,故D错误。故选B。答案：B4、氦原子核由两个质子与两个中子组成,这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力,则三种力从大到小的顺序是()A.核力、万有引力、库仑力B.万有引力、库仑力、核力C.库仑力、核力、万有引力D.核力、库仑力、万有引力解析：核力是核子之间的一种强相互作用,其相互作用力巨大,远超过两个质子之间的库仑力,两质子之间的万有引力远小于库仑力,故选项D正确。D5、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4×1026J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近()A.1036kg B.1018kg C.10