《核力與結(jié)合能》課件1

《核力與結(jié)合能》學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5課后強(qiáng)化作業(yè)6學(xué)習(xí)目標(biāo)定位※知道核力及其作用過程※了解原子核中質(zhì)子與中子的比例※※掌握結(jié)合能與質(zhì)量虧損課堂情景切入1945年7月16日，第一顆原子彈在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相當(dāng)于1.8萬噸TNT炸藥．爆炸時(shí)安放原子彈的鋼塔全部熔化，在半徑400m的范圍內(nèi)，沙石都被燒成黃綠色的玻璃狀物質(zhì)，半徑1600m范圍內(nèi)所有動(dòng)植物全部死亡巨大的核能是從哪里來的？知識(shí)自主梳理1．核力組成原子核的_________________之間存在著一種特殊的力，這種力叫做核力。2．核力的性質(zhì)核力有著完全不同于萬有引力和靜電力的一些性質(zhì)。(1)核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力_________。核力與四種基本相互作用每個(gè)相鄰核子大得多(2)核力是短程力，作用范圍在___________m之內(nèi)，核力在大于0.8×10－15m時(shí)表現(xiàn)為________力，且隨距離增大而減小，超過1.5×10－15m，核力急劇下降幾乎消失；而在距離小于0.8×10－15m時(shí)，核力表現(xiàn)為_______，因此核子不會(huì)融合在一起。(3)每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的__________。1.5×10－15吸引斥力飽和性3．四種基本相互作用(1)萬有引力(長程力)(2)電磁相互作用(長程力)(3)強(qiáng)相互作用(短程力)(4)弱相互作用(短程力)1．較輕的原子核質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)__________。2．輕重原子核中子數(shù)____________質(zhì)子數(shù)，越重的原子核兩者相差越多。原子核中質(zhì)子與中子的比例大致相等大于1．結(jié)合能核子結(jié)合成原子核時(shí)___________的能量，或原子核分解成核子時(shí)________的能量，都叫做原子核的結(jié)合能。2．比結(jié)合能原子核的結(jié)合能與其___________之比，稱做比結(jié)合能。3．比結(jié)合能與原子核的穩(wěn)定性比結(jié)合能的大小能夠反映核的穩(wěn)定程度，__________能越大，原子核就越難拆開，表示該核就越穩(wěn)定。結(jié)合能放出吸收核子數(shù)比結(jié)合1．質(zhì)量虧損組成原子核的________的總質(zhì)量與新_________的質(zhì)量之差，叫做核的質(zhì)量虧損。2．質(zhì)能方程E＝__________(或ΔE＝_________)這就是著名的愛因斯坦質(zhì)能方程。質(zhì)能方程核子mc2Δmc2原子核重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、對(duì)原子核穩(wěn)定性的理解1．原子的穩(wěn)定性原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力非常小，較多的質(zhì)子聚集在一起的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對(duì)地增加質(zhì)子和中子，而只增加中子，中子與其他核子間沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定性。2．核力的飽和性穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。由于核子的作用范圍是有限的，核力具有飽和性，如果我們繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒有核力的作用，這時(shí)即使再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。所以，原子核大小也受到限制。特別提醒：核力與帶電荷情況無關(guān)。無論是質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子間均存在核力，且是相同的。

為什么核子不能融合在一起？答案：核子間存在核力，當(dāng)核力的作用范圍小于0.8×10－15m時(shí)，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會(huì)融合在一起。二、對(duì)質(zhì)理虧損和質(zhì)能方程的理解1．對(duì)質(zhì)量虧損的理解(1)在核反應(yīng)中仍遵守質(zhì)量守恒和能量守恒，所謂的質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰俊Ｎ矬w的質(zhì)量應(yīng)包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，質(zhì)量虧損是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量相聯(lián)系的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。(2)質(zhì)量虧損也不是核子個(gè)數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子個(gè)數(shù)是不變的。2．對(duì)質(zhì)能方程的理解愛因斯坦質(zhì)能方程反映了質(zhì)量虧損與釋放能量間的數(shù)量關(guān)系ΔE＝Δmc2，或物體的質(zhì)量與其總能量的數(shù)量關(guān)系E＝mc2，此方程揭示了質(zhì)量和能量不可分割，一定質(zhì)量的物體所具有的總能量是一定的，等于光速的平方與其質(zhì)量的乘積，這里所說的總能量不是單指物體的動(dòng)能、核能或其他哪一種能量而是物體所具有的各種能量之和，物體質(zhì)量增加則總能量增加，質(zhì)量減小，總能量隨之減小，二者在數(shù)上存在著簡單的正比關(guān)系。特別提醒：(1)切記不要誤認(rèn)為虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損是靜止的質(zhì)量減少，輻射γ光子的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量剛好等于虧損的質(zhì)量，即反應(yīng)前后仍然遵循質(zhì)量守恒和能量守恒。(2)核反應(yīng)中釋放的核能是由于核力做功引起的。有人認(rèn)為質(zhì)量虧損就是核子的個(gè)數(shù)變少了，這種認(rèn)識(shí)對(duì)不對(duì)？答案：不對(duì)。在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒即核子的個(gè)數(shù)不變，只是核子組成原子核時(shí)，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(gè)數(shù)并沒有變化。三、結(jié)合能的計(jì)算方法1．根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算(1)根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm。(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能。其中Δm的單位是千克，ΔE的單位是焦耳。(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV。其中Δm的單位是u，ΔE的單位是MeV。3．根據(jù)能量守恒和動(dòng)量守恒來計(jì)算核能參與核反應(yīng)的粒子所組成的系統(tǒng)，在核反應(yīng)過程中的動(dòng)量和能量是守恒的，因此，利用動(dòng)量和能量守恒可以計(jì)算出核能的變化。4．利用平均結(jié)合能來計(jì)算核能原子核的結(jié)合能＝核子的平均結(jié)合能×核子數(shù)。核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該次核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能?？键c(diǎn)題型設(shè)計(jì)對(duì)核力的認(rèn)識(shí)解析：核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，它的作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)，核力比庫侖力大得多。因此，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤。核力在大于0.8×10－15m時(shí)，表現(xiàn)為吸引力，且隨距離增大而減小，在距離小于0.8×10－15m時(shí)，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會(huì)融合在一起。所以，選項(xiàng)C正確。人們對(duì)核力的了解還不是很清楚，這是科學(xué)家們奮力攻克的堡壘，故D項(xiàng)不正確。答案：BC對(duì)核子結(jié)合成原子核的下列說法正確的是(

)A．原子核內(nèi)的核子間均存在核力B．原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力C．穩(wěn)定原子核的質(zhì)子數(shù)總是與中子數(shù)相等D．對(duì)質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子數(shù)起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用答案：D解析：核力是短程力，只會(huì)發(fā)生在相鄰核子之間，由此知A、B錯(cuò)誤；核力只作用于相鄰的核子，隨著質(zhì)子數(shù)增加，為使原子核保持穩(wěn)定，必須靠中子數(shù)的增多來抵消庫侖力的作用，故C錯(cuò)誤，D正確。對(duì)結(jié)合能與質(zhì)量虧損的理解解析：E＝mc2說明能量與質(zhì)量之間存在著聯(lián)系，即能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，并不是說明了能量與質(zhì)量之間存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，而B項(xiàng)正確。核反應(yīng)中的“質(zhì)量虧損”并不是質(zhì)量消失，實(shí)際上是從靜止的質(zhì)量變成運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，并不是質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰浚蔆項(xiàng)錯(cuò)誤。在核反應(yīng)中，質(zhì)量守恒，能量也守恒，在核反應(yīng)前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，在核反應(yīng)前后只是物質(zhì)由靜質(zhì)量變?yōu)閯?dòng)質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。答案：B對(duì)公式ΔE＝Δmc2的正確理解是(

)A．如果物體的能量減少了ΔE，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少ΔmB．如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量也一定相應(yīng)增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰變過程中增加的質(zhì)量D．在把核子結(jié)合成原子核時(shí)，若放出的能量是ΔE，則這些核子與組成的原子核的質(zhì)量之差就是Δm答案：ABD解析：一定質(zhì)量對(duì)應(yīng)于一定的能量，物體的能量減少了ΔE，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少Δm，即發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)A、D正確，如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量也一定相應(yīng)增加Δmc2，所以選項(xiàng)B正確，某原子核在衰變時(shí)，一定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。結(jié)合能和質(zhì)量虧損的計(jì)算(黃岡市2013～2014學(xué)年高二下學(xué)期期末)在某些恒星內(nèi)部，一個(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核，已知氘核的質(zhì)量為3.3436×10－27kg，氚核的質(zhì)量為5.0082×10－27kg，氦核的質(zhì)量為6.6467×10－27kg，中子的質(zhì)量為1.6749×10－27kg，真空中光速c＝3×108m/s。(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)這個(gè)反應(yīng)中釋放的核能為多少？(結(jié)果保留一位有效數(shù)