高中物理-核力與結(jié)合能教學(xué)課件設(shè)計(jì)

第十九章原子核19.5核力與結(jié)合能高二物理選修3—5人民教育出版社學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道核力的概念、特點(diǎn)和四種基本相互作用.2.了解結(jié)合能和比結(jié)合能的概念.3.認(rèn)識原子核的結(jié)合能及質(zhì)量虧損，并能應(yīng)用質(zhì)

能方程進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算．原子核質(zhì)子（帶正電）中子統(tǒng)稱為核子回顧：原子核的組成思考：在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質(zhì)子為什么能夠擠在一起而不飛散？猜想：萬有引力？回顧：中子質(zhì)子原子核示意圖驗(yàn)證：質(zhì)量m

數(shù)量級10-27kg；電量q

數(shù)量級10-19C；引力常量G數(shù)量級10-11；靜電力常量k數(shù)量級109。結(jié)論：質(zhì)子間的電磁力是萬有引力的1035倍核子不可能靠自身萬有引力抗衡庫侖斥力。猜想：存在第三種力——核力，是核力把核子束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核。一、核力1、定義：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力。2、特點(diǎn)（1）.核力是強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的一種表現(xiàn)。在原子核尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多。（2）.核力是短程力。作用范圍在1.5×10-15m內(nèi)。距離大于0.8×10-15m時(shí)為引力,且隨距離增大而減小，超過1.5×10-15m時(shí)核力急劇下降幾乎消失；距離小于0.8×10-15m時(shí)為斥力，因此核子不會融合在一起。（3）.核力具有飽和性。每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱之為核力的飽和性。

（4）.核力與核子電荷無關(guān)。3、四種相互作用（1）.萬有引力：引力主要在宏觀和宇宙尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”。是引力使行星繞恒星轉(zhuǎn)動，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，決定了宇宙的現(xiàn)狀和未來。（2）.電磁力：在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體與固體。電磁力和萬有引力都是“長程力”，即它們可以作用到無限遠(yuǎn)的距離，（3）.強(qiáng)相互作用：原子核內(nèi)，強(qiáng)力將核子束縛在一起。（4）.弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子－質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用也是短程力（比強(qiáng)力更短），作用強(qiáng)度比電磁力小。[即學(xué)即用1]

判斷下列說法的正誤．

(1)原子核中的質(zhì)子是靠自身的萬有引力聚在一起的．(

)

(2)核力是強(qiáng)相互作用力，在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多．(

)

(3)弱相互作用的力程比強(qiáng)力更短．(

)

(4)弱相互作用是引起原子核β衰變的原因．(

)

×√√√

自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。質(zhì)子數(shù)中子數(shù)理想的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相等的穩(wěn)定原子核實(shí)際存在的原子核原因分析：核越大，核子間距離增大庫侖力與核力均減少，但核力減少快增大到一定程度時(shí)，核力較小，不足以平衡庫侖力時(shí)，原子核會不穩(wěn)定。若增加中子，與其它核子無庫侖力，但有核力，有助于原子核穩(wěn)定核力是短程力，若超過其作用范圍，增加中子，原子核也不穩(wěn)定，所以原子序數(shù)越大越不穩(wěn)定。二、原子核中質(zhì)子與中子的比例

由于核力的作用范圍是有限的，如果繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會大到其間根本沒有核力的作用，這時(shí)即使再增加中子也無濟(jì)于事，這樣的核必然是不穩(wěn)定的。在宇宙演化的進(jìn)程中，各種粒子有機(jī)會進(jìn)行各種組合，但那些不穩(wěn)定的組合很快就瓦解了，只有200多種穩(wěn)定的原子核長久地留了下來?，F(xiàn)在觀察到的天然放射性元素，則正在瓦解之中。[即學(xué)即用2]判斷下列說法的正誤．(1)在原子核的組成中，質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù)．(

)(2)原子核大到一定程度，原子核就不穩(wěn)定了．(

)(3)在宇宙演化過程中，只有穩(wěn)定的原子核長久地留了下來．(

)(4)穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多．(

)×√√×宏觀模型：相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)物體，由于萬有引力而相互接近，運(yùn)動速度越來越大，引力勢能轉(zhuǎn)化為動能最后撞在一起，動能變成它們的內(nèi)能散失。兩個(gè)物體為了結(jié)合而失去了一些能量，如果要把它們分開，還要重新賦予它們這份能量。微觀模型：原子核是核子結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能。類比分析：要使基態(tài)氫原子電離，也就是要從氫原子中把電子剝離，需要通過碰撞、施加電場、賦予光子等某種途徑讓它得到13.6eV的能量。這個(gè)能量實(shí)際上就是電子與氫原子核的結(jié)合能，不過通常把它叫做氫原子的電離能，而結(jié)合能一詞只用在原子核中。三、結(jié)合能

自然，原子核越大，它的結(jié)合能越高。因此，有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱作比結(jié)合能也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。比結(jié)合能[即學(xué)即用3]

判斷下列說法的正誤．(1)一切原子核均具有結(jié)合能．(

)(2)組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能就越高．(

)(3)結(jié)合能越大，核子結(jié)合得越牢固，原子越穩(wěn)定．(

)(4)自由核子結(jié)合為原子核時(shí)，可能吸收能量．(

)××√√

從相對論得出，物體的能量和質(zhì)量之間存在如下密切聯(lián)系。愛因斯坦的質(zhì)能方程表明：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系。四、質(zhì)量虧損中子的質(zhì)量=1.6749×10－27Kg質(zhì)子的質(zhì)量=1.6726×10－27Kg中子和質(zhì)子的質(zhì)量和=3.3475×10－27Kg氘核的質(zhì)量=3.3436×10－27Kg質(zhì)量差△m=0.0039×10－27Kg質(zhì)量虧損:例題：

原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。

核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以要放出能量，大小為：質(zhì)量虧損例題：愛因斯坦的質(zhì)能方程：E＝mc2△m=0.0039×10－27Kg質(zhì)量虧損:△E=

△mc2=0.0039×10-27×(3×108)2J=3.51×10-13J又1eV=1.60×10-19J∴△E=2.19×106

eV=2.19MeV比結(jié)合能為:質(zhì)量虧損表明：原子核內(nèi)的確存在著結(jié)合能。核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損Δm

中等大小的核的比結(jié)合能最大（平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大），這些核最穩(wěn)定。比結(jié)合能核子的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)的變化z下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中，正確的是(

)A．核子結(jié)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(jié)合能B．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)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(jié)合能和比結(jié)合能都大D．中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大D1、核子結(jié)合成原子核，新核質(zhì)量小于核子的質(zhì)量(質(zhì)量虧損)，同時(shí)以光子形式釋放核能;

原子核分解為核子時(shí)，需要吸收一定能量,核子的總質(zhì)量大于原原子核的質(zhì)量.2、核反應(yīng)過程中，質(zhì)量虧損時(shí)，核子個(gè)數(shù)不虧損(即質(zhì)量數(shù)守恒)，可理解為組成原子核后,核內(nèi)每個(gè)核子仿佛“瘦了”一些.3、質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量m以能量形式輻射(動質(zhì)量)，因此質(zhì)量守恒定律不被破壞。有關(guān)問題的理解和注意事項(xiàng)4、國際單位：常用單位:m用“u”(原子質(zhì)量單位)1u=1.660566×10-27kg，c=3.0×108m/s，