《高中物理 4.4 核力與結合能課件 粵教版選修3-5.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 4.4 核力與結合能課件 粵教版選修3-5.ppt（23頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

,,,高中物理·選修3-5·粵教版,第四節(jié) 核力與結合能,[目標定位] 1.知道核力及其性質(zhì).2.知道重核與輕核，知道重核與輕核中中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的數(shù)量多少關系.3.掌握結合能和平均結合能的概念.4.知道質(zhì)量虧損，理解愛因斯坦質(zhì)能方程，并能進行有關核能的計算．,一、核力及其性質(zhì) 1．組成原子核的____之間有很___的相互作用力，使核子能夠克服________而緊密地結合在一起，這種力稱為核力． 2．核力是一種很___的力，在它的作用范圍內(nèi)核力比庫侖力大的多． 3．核力是一種____力．在約0.5×10－15m～2×10－15m的距離內(nèi)主要表現(xiàn)為___力；大于2×10－15m的距離時核力就迅速減小為____；在小于0.5×10－15m的距離內(nèi)，核力又轉(zhuǎn)變?yōu)閺姶蟮腳__力而使核子不融合在一起．,核子,強,庫侖斥力,強,短程,引,零,斥,二、重核與輕核 原子核中的______又稱為原子序數(shù)，排在周期表比較靠__的元素對應的原子核叫做重核，排在比較靠___的叫做輕核．一般排在周期表最前面的輕核的質(zhì)子和中子數(shù)____，但是大多數(shù)重核是中子____質(zhì)子． 三、結合能 1．結合能：由于核子間存在著強大的核力，要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功，也就是說需要提供一定的能量．反過來，根據(jù)能量守恒，核子結合成原子核時也會____一定的能量，這個能量叫做原子核的______．,質(zhì)子數(shù),后,前,相等,多于,放出,結合能,2．用高能量的γ光子照射氘核，可以使它分解為質(zhì)子和中子，核反應方程是_______________． γ光子的能量大于或等于2.22 MeV. 相反的過程，一個中子和一個質(zhì)子結合成氘核會釋放出2.22 MeV的能量．這個能量以γ光子的形式輻射出去．核反應方程是n＋H→________． 3．平均結合能：原子核的結合能與______之比稱為該原子核的平均結合能．平均結合能越大，表示原子核中核子結合得越_____、原子核越_____， ________的核的平均結合能最大、最穩(wěn)定．,核子數(shù),牢固,穩(wěn)定,中等大小,四、愛因斯坦質(zhì)能方程與質(zhì)量虧損 1．愛因斯坦質(zhì)能方程：E＝mc2或ΔE＝Δmc2 2．質(zhì)量虧損：核子結合成原子核時，反應前和反應后的____ ____叫質(zhì)量虧損．虧損的質(zhì)量與反應中釋放的能量相對應，它們之間的關系遵循愛因斯坦的質(zhì)能方程為ΔE＝ ____． 想一想 有人認為質(zhì)量虧損就是核子的個數(shù)變少了，這種認識對不對？ 答案 不對．在核反應中質(zhì)量數(shù)守恒即核子的個數(shù)不變，只是核子組成原子核時，仿佛變“輕”了一些，原子核的質(zhì)量總是小于其全部核子質(zhì)量之和，即發(fā)生了質(zhì)量虧損，核子的個數(shù)并沒有變化.,質(zhì)量,Δmc2,之差,一、對核力的理解 核力是原子核內(nèi)核子與核子之間的相互作用，它發(fā)生在質(zhì)子與質(zhì)子之間、質(zhì)子與中子之間、中子與中子之間，是一種超短程力，且是一種強相互作用，在作用的范圍內(nèi)，核力遠大于庫侖力．,【例1】 (雙選)對于核力，以下說法正確的是 ( ) A．核力是弱相互作用，作用力很小 B．核力是強相互作用的表現(xiàn)，是強力 C．核子之間的距離小于0.5×10－15 m時，核力表現(xiàn)為斥 力，因此核子不會融合在一起 D．人們對核力的了解很清楚，特別是在小于0.5×10－15 m時核力的變化規(guī)律更清楚 答案 BC,解析 要掌握好核力的基本特點，掌握核力與萬有引力、電磁力的區(qū)別，這是解決核力問題的關鍵． 核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，它的作用范圍在1.5×10－15 m之內(nèi)，核力比庫侖力大得多，因此選項B正確、A錯誤；核力在大于0.5×10－15 m且小于2.0×10－15 m時表現(xiàn)為吸引力，且隨距離的增大而減??；在距離小于0.5×10－15 m時，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會融合在一起，所以選項C正確；人們對核力的了解還不是很清楚，這正是科學家們奮力攻克的堡壘，故選項D不正確．,針對訓練1 下列關于核力的說法正確的是 ( ) A．核力同萬有引力沒有區(qū)別，都是物體間的作用 B．核力就是電磁力 C．核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15 m之內(nèi) D．核力與電荷有關 答案 C 解析 核力是短程力，超過1.5×10－15 m，核力急劇下降幾乎消失，故C正確；核力與萬有引力、電磁力不同，故A、B錯；核力與電荷無關，故D錯．,二、結合能與平均結合能的理解 1．平均結合能曲線：不同原子核的比結合能隨質(zhì)量數(shù)變化圖線如圖4－4－1所示． 圖4－4－1,從圖中可看出，中等質(zhì)量原子核的平均結合能大，輕核和重核的平均結合能都比中等質(zhì)量的原子核要小． 2．當平均結合能較小的原子核轉(zhuǎn)化為平均結合能較大的原子核時會釋放核能． 3．平均結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，中等核子數(shù)的原子核，平均結合能較大，原子核較穩(wěn)定．,【例2】 (單選)下列關于結合能和平均結合能的說法中，正確的有 ( ) A．核子結合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放 出的能量稱為結合能 B．平均結合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結合能也 一定越大 C．重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結合能和平均 結合能都大 D．中等質(zhì)量原子核的結合能和平均結合能均比輕核的要 大 答案 D,解析 核子結合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A選項錯誤；平均結合能越大的原子核越穩(wěn)定，但平均結合能越大的原子核，其結合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的平均結合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結合能比重核反而小，B、C選項錯誤；中等質(zhì)量原子核的平均結合能比輕核的大，它的原子核內(nèi)核子數(shù)又比輕核多，因此它的結合能也比輕核大，D選項正確．,借題發(fā)揮 結合能、平均結合能的對比理解 (1)核子結合成原子核時一定釋放能量，原子核分解成核子時一定吸收能量．吸收或釋放的能量越大，表明原子核的結合能越大． (2)平均結合能為結合能與核子數(shù)的比值，平均結合能越大表明原子核越穩(wěn)定．一般情況下，中等質(zhì)量的原子核比輕核和重核的平均結合能大．,針對訓練2 (2012·江蘇高考)一個中子與某原子核發(fā)生核反應，生成一個氘核，其核反應方程式為_______________ ______．該反應放出的能量為Q，則氘核的平均結合能為________________．,三、質(zhì)量虧損和核能的計算 1．對質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的理解 (1)質(zhì)能方程 愛因斯坦的相對論指出，物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，其關系是E＝mc2. (2)質(zhì)量虧損 質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，減少的質(zhì)量在核子結合成核的過程中以能量的形式輻射出去了．物體質(zhì)量增加，則總能量隨之增加；質(zhì)量減少，總能量也隨之減少，這時質(zhì)能方程也寫作ΔE＝Δmc2.,2．核能的計算方法 (1)根據(jù)質(zhì)量虧損計算 ①根據(jù)核反應方程，計算核反應前后的質(zhì)量虧損Δm. ②根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計算核能． 其中Δm的單位是千克，ΔE的單位是焦耳． (2)利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特計算 根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當于931.5 MeV的能量，用核子結合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV.其中Δm的單位是u，ΔE的單位是MeV.,A．X是質(zhì)子，該反應釋放能量 B．X是中子，該反應釋放能量 C．X是質(zhì)子，該反應吸收能量 D．X是中子，該反應吸收能量 答案 B,借題發(fā)揮 在核反應中，是釋放能量還是吸收能量，需要確定反應前、后質(zhì)量的變化．若反應后質(zhì)量減少即發(fā)生了質(zhì)量虧損，則釋放出能量，反之吸收能量．由于不明確質(zhì)量虧損的含義和與能量的關系，易誤選D.注意此反應過程質(zhì)量發(fā)生虧損，釋放出能量．,答案 吸收能量 1.2 MeV 解析 反應前總質(zhì)量：MN＋MHe＝18.011 40 u，反應后總質(zhì)量：MO＋MH＝18.012 69 u．可以看出：反應后總質(zhì)量增加，故該反應是吸收能量的反應．吸收的能量利用ΔE＝Δmc2來計算，若反應過程中質(zhì)量增加1 u，就會吸收931.5 MeV的能量，故ΔE＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV≈1.2 MeV.,A．反應過程中的質(zhì)量虧損是0.007 8 u B．反應過程中的質(zhì)量虧損是1.29×10－29 kg C．反應過程中釋放的能量是7.27 MeV D．反應過程中釋放的能量是1.16×10－19 J 答案 D,,