核反应结合能课件2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第五章

原子核与基本粒子第三节

核反应结合能战后叙利亚

煤

石油核能能源的后起之秀新课导入1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子的同时，发现氮原子变成了氧原子，产生了氧的一种同位素——

，即这是人类历史上第一次实现了原子核结构的人工转变。原子核与原子核，或者原子核与其他粒子相互作用产生新核的过程，叫作核反应。大量实验表明，在核反应中，质量数和电荷数都守恒。一、核反应新知探究二、结合能思考讨论：如图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，4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?由于核子间存在着强大的核力，所以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．可见，当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．这个能量叫做原子核的结合能．

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。思考：结合能是原子核具有的能量吗？1.比结合能曲线不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示。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。2.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。例1下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的有()A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B.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C.重核与中等质量原子核相比较,重核的结合能和比结合能都大D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大解析：核子结合成原子核是放出能量,原子核拆解成核子是吸收能量,A选项错误;比结合能越大的原子核越稳定,但比结合能越大的原子核,其结合能不一定大,例如中等质量原子核的比结合能比重核大,但由于核子数比重核少,其结合能比重核反而小,B、C选项错误;中等质量原子核的比结合能比轻核的大,它的原子核内核子数又比轻核多,因此它的结合能也比轻核大,D选项正确。D典例精析1、质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。爱因斯坦质能方程E=mc2

式中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量。核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，正表明它们在互相结合过程中放出了能量ΔE=Δm·c2知识梳理三、质量亏损例2已知中子的质量mn为1.6749x10-27kg,质子的质量mp为1.6726x10-27kg,氘核的质量mD为3.3436x10-27kg，求氘核的比结合能。解：单个的质子与中子的质量之和为这个数值与氘核质量之差与这个质量差相对应的能量为在核物理中，能量单位常常使用电子伏特(eV),即所以，氘核的结合能是氘核的比结合能为典例精析第一、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，质量亏损时，核子个数不亏损(即质量数守恒)，可理解为组成原子核后，核内每个核子仿佛“瘦了”一些。第三、质量亏损并非质量消失，而是减少的质量m以能量形式辐射(动质量，因此质量守恒定律不被破坏。有关问题的理解和注意事项第四、公式ΔE=Δm·c2的单位问题国际单位:

m用“kg”c用“m/s”ΔE用“J”常用单位:

m用“u(原子质量单位)”1u=1.660566×10-27kgΔE用“uc2”1uc2=931MeV(表示1u的质量变化相当于931MeV的能量改变)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1原子质量单位(u)相当于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。核力与结合能一核力二

结合能三

质量亏损：质能方程E=mc2比结合能定义特点课堂总结随堂练习1．钫是一种半衰期极短的放射性元素，其中钫223是钫的众多同位素中寿命最长的，其半衰期仅为21.8分钟。则10g钫223经43.6分钟后，剩余钫223的质量为(

)A.0B.1.25gC.2.5gD.5gC2．关于原子核，下列说法正确的是()A.任何原子核的结合能均大于零 B.核反应前后，比结合能一定减小C.结合能越大的原子核一定越稳定 D.比结合能越大的原子核一定越稳定D3．下列说法正确的是(

)A.重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，比结合能均增大B.γ射线是由于原子核外电子跃迁而产生的C.核力也叫作强相互作用，发生在原子核与原子核之间D.放射性元素的半衰期将随着时间的推移，不断减小A4．某样品中最初只有放射性元素X，元素X发生衰变，变为元素Y，元素Y还会发生衰变，元素X、Y的原子核数目随时间变化的规律如图所