高中物理 第四章 原子核 第四节 核力与结合能同步备课课件 粤教版选修

,第四章,第四节 核力与结合能,学习目标 1.知道核力及其性质. 2.知道重核与轻核中中子数与质子数的数量多少关系. 3.掌握结合能和平均结合能的概念. 4.知道质量亏损，理解爱因斯坦质能方程，并能进行有关核能的计算.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,答案 核子间(质子与质子、中子与中子、质子与中子)存在着一种比库仑力大得多的核力.,一、核力及其性质,是什么力克服质子之间的库仑斥力，使核子结合成一个稳固的原子核的？,答案,1.组成原子核的 之间有很 的相互作用力，使核子能够克服 而紧密地结合在一起，这种力称为核力. 2.核力是一种很 的力，在它的作用范围内核力比库仑力大的多. 3.核力是一种 力.在约0.5×10152×1015m的距离内主要表现为_ 力；大于2×1015m的距离时核力就迅速减小为 ；在小于0.5×1015m的距离内，核力又转变为强大的 力而使核子不融合在一起.,核子,强,斥力,库仑,强,短程,引,零,斥,判断下列说法的正误. (1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的.( ) (2)核力是一种很强的作用力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多.( ) (3)核力是一种短程力，只有在小于厘米级的距离才有核力表现.( ),×,×,二、重核与轻核,答案 质子数与中子数相等.,答案,答案 中含有92个质子、146个中子； 中含有90个质子，144个中子.较重的原子核中中子数大于质子数.,自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但较重的原子核，中子数 质子数，越重的原子核，两者相差越 .,大于,多,判断下列说法的正误. (1)在原子核的组成中，质子数等于中子数.( ) (2)原子核大到一定程度，原子核就不稳定了.( ) (3)在宇宙演化过程中，只有稳定的原子核长久地留了下来.( ) (4)稳定的重原子核里，质子数比中子数多.( ),×,×,三、结合能,1.设有一个质子和一个中子在核力作用下靠近碰撞并结合成一个氘核.质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能量？使氘核分解为质子和中子的过程中呢？,答案 质子和中子结合成原子核的过程中要释放能量；氘核分解成质子和中子时要吸收能量.,答案,2.如图1所示是不同原子核的平均结合能随质量数变化的曲线.,图1,(1)从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻核相比平均结合能有什么特点？平均结合能的大小反映了什么？,答案 中等质量的原子核平均结合能较大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，平均结合能越大，原子核越稳定.,答案,(2)平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大的原子核时是吸收能量还是释放能量？,答案 释放能量.,答案,1.对结合能的理解 (1)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把原子核拆散成 ，需要能量，这就是原子核的结合能. (2)平均结合能：原子核的结合能与 之比称为平均结合能.平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越 ，原子核越 . (3)核子数较小的轻核和核子数较大的重核，平均结合能 ， 的原子核，平均结合能较大.当平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大的原子核时会 核能.,核子,核子数,牢固,稳定,较小,数,中等核子,释放,2.对质能方程和质量亏损的理解 (1)质能方程 爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是E . (2)质量亏损 质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了.物体质量增加，则总能量随之 ；质量减少，总能量也随之 ，这时质能方程也写作E .,mc2,增加,减少,mc2,判断下列说法的正误. (1)一切原子核均具有结合能.( ) (2)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高.( ) (3)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定.( ) (4)自由核子结合为原子核时，可能吸收能量.( ),×,×,题型探究,一、对结合能的理解,例1 下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的是 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.平均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，重核的结合能和平均结合能都大 D.中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大,解析,答案,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； 平均结合能越大的原子核越稳定，但平均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平均结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C选项错误； 中等质量原子核的平均结合能比轻核的大，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.,1.核子结合成原子核时一定释放能量，原子核分开成核子时一定吸收能量，吸收或释放的能量越大，表明原子核的结合能越大. 2.平均结合能越大表明原子核越稳定.一般情况下，中等质量的原子核比轻核和重核的平均结合能大.,二、质量亏损和核能的计算,例2 的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u.求：(质量亏损1 u相当于释放931.5 MeV的能量) (1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？,答案 放出 7.97 MeV,解析,答案,反应前各核子总质量为 mp2mn(1.007 2772×1.008 665) u3.024 607 u， 反应后新核的质量为mH3.016 050 u， 质量亏损为m(3.016 0503.024 607) u 0.008 557 u. 因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量. 释放的核能为E0.008 557×931.5 MeV7.97 MeV.,(2)氚核的结合能和平均结合能各是多少？,答案 7.97 MeV 2.66 MeV,解析 氚核的结合能即为E7.97 MeV， 它的平均结合能为 2.66 MeV.,解析,答案,1.计算过程中m的单位是kg，E的单位是J. 2.若m的单位是u，E的单位是MeV，可直接利用公式Em×931.5 MeV来计算核能.,达标检测,1.下列关于核力的说法正确的是 A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的相互作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力，作用范围在2×1015 m之内 D.核力与电荷有关,解析,答案,1,2,3,4,解析 核力是短程力，超过2×1015 m，核力急剧下降几乎消失，故选项C正确； 核力与万有引力、电磁力不同，故选项A、B错误； 核力与电荷无关，故选项D错误.,2.(多选)关于原子核中质子和中子的比例，下列说法正确的是 A.原子核中质子和中子的个数一定相等 B.稳定的重原子核里，中子数要比质子数多 C.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 D.质子和中子可以组合成任意稳定的核,答案,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4,3.(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是 A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B.一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大 于原来重核的结合能 C.铯原子核( )的结合能小于铅原子核( )的结合能 D.平均结合能越大，原子核越不稳定,1,2,3,4,解析 结合能是把核子分开所需的最小能量，选项A正确； 一重原子核衰变成粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子平均结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确； 核子数越多，结合能越大，选项C正确； 平均结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项D错误.,4.已知氮核质量MN14.007 53 u，氧17核的质量MO17.004 54 u，氦核质量MHe4.003 87 u，氢核质量MH1.008 15 u，试判断： 这一核反应是吸收能量还是放出能量？能量变化是多少？(已知1 u相当于931.5 MeV的能量),答案,解析,1,2,3,4,答案 吸收能量 1.2 MeV,解析 反应前总质量：MNMHe18.011 40 u， 反应后总质量：MOMH18.012 69 u. 可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应. 故E(18.012 6918.011 40)×931.5 MeV1.2 MeV.,