5.3核力與結合能課件高二下學期物理人教版選擇性

第五章原子核

人教版（2019）選修第三冊5.3

核力與結合能1.知道四種基本相互作用，知道核力的性質。2.了解原子核的結合能和比結合能的概念。3.能用質量虧損和質能方程計算核能相關問題。學習目標原子核是由中子和質子構成的。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質子緊緊地束縛在一起而不分散開呢？導入新課1.核力：pnnppn3H3He閱讀課本P115-116，回答下列問題:●什么是核力？●核力具有怎樣的特點？一、核力與四種基本相互作用能夠把核中的各種核子緊密結合在一起的很強的相互作用。⑴性質：⑵作用范圍：質子——中子中子——中子質子——質子強相互作用（又稱強力），比庫侖力大原子核內(nèi)數(shù)量級——10-15m總結相鄰的核子之間發(fā)生核力作用2.四種基本相互作用

長程力短程力弱相互作用引起β衰變作用范圍10-15m強相互作用弱相互作用基本相互作用萬有引力電磁相互作用1.結合能引力勢能動能內(nèi)能損失機械能類比：碰撞

氦原子核是由兩個質子和兩個中子憑借核力結合在一起的，要把它們分開，需要吸收能量。反過來，四個核子結合成氦原子核要放出能量。

那么，把核子分開需要的能量與核子結合放出的能量有什么關系?思考討論二、結合能核子分開，克服核力做功，吸收能量核子結合，核力做正功，放出能量原子核核子結合能：分析：通過核子結合成原子核時釋放的能量來計算。建立概念將原子核分解成單獨存在的核子所需要的能量。依據(jù)能量守恒定律，可知原子核分開吸收的能量=核子結合放出的能量新思路：間接計算結合能2.比結合能思考與討論核子數(shù)越多，原子核的結合能越大，是否原子核就越穩(wěn)定呢？物義：反映核的穩(wěn)定程度，比結合能越大，原子核就越穩(wěn)定。原子核的結合能與其核子數(shù)之比，稱做比結合能，又稱平均結合能。建立概念針對練

對結合能、比結合能的認識，下列說法正確的是(

)A.核子結合為原子核時，一定釋放能量B.核子結合為原子核時，可能吸收能量C.結合能越大的原子核越穩(wěn)定D.比結合能越大的原子核越穩(wěn)定解析：由自由核子結合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量。反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗?，它需要吸收相應的能量，該能量即為結合能，故A正確，B錯誤；核子較多的原子核的結合能越大，但它的比結合能不一定大，比結合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C錯誤，D正確。AD質能方程

E=mc2E：能量

m：質量

c：真空中的光速理解：

●質能方程說明，一定的質量總是跟一定的能量相聯(lián)系的。思考：核子結合成原子核時要放出一定能量；原子核分解成核子時，要吸收同樣的能量。這個能量有多大？可能計算出來嗎？三、質量虧損ΔE＝Δmc2●根據(jù)質能方程，質量變化時，有例題（課本P117）已知中子的質量mn=1.6749×10-27kg，質子的質量mp=1.6726×10-27kg，氘核的質量mD=3.343×10-27kg，求氘核的比結核能。解：△m=(mn+mp)-mD=3.90×10-30kg△E=△mc2=3.90×10-30×（3.00×108）2=3.51×10-13J若能量單位為電子伏，1eV=1.6×10-19J氘核的比結合能：質量虧損：原子核能量質量虧損光中子質子原子核的質量小于組成它的核子的質量之和，這個現(xiàn)象叫作質量虧損。分析：質量虧損表明，的確存在著原子核的結合能。建立概念依據(jù)：核反應中，質量虧損Δm，則釋放核能ΔE＝Δmc2●若Δm的單位是千克，則需要將c＝3×108m/s代入，計算得到的ΔE

的單位

為焦耳。●若Δm的單位是u（u為原子質量單位1u=1.6605×10-27kg）1uc2=1.6605×10-27×（2.9979×108）2J=1.4924×10-10J=931.5MeV練習：課本P118

T4核能的計算數(shù)值上等于u的個數(shù)設Δm=xu，則釋放核能ΔE＝Δmc2=x·uc2=x×931.5MeV即

ΔE＝x×931.5MeV

特點:思考:

當比結合能較小的原子核轉化為比結合能較大的原子核時，釋放能量還是吸收能量？●輕核和重核，比結合能較小

●中等大小的核，比結合能最大

原子核的比結合能與質量數(shù)的關系1.大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應方程是：

已知

的質量為2.0136u，

的質量為3.0150u，

的質量為1.0087u，1u＝931MeV/c2。氘核聚變反應中釋放的核能約為

(

)A.3.7MeV B.3.3MeVC.2.7MeV D.0.93MeVB達標測試2.(多選)原子核的比結合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有

(

)A.核的結合能約為14MeVB.核比

核更穩(wěn)定C.兩個

核結合成

核