《核力與結(jié)合能》名師教案

1、PAGE7第五節(jié)核力與結(jié)合能【目標(biāo)定位】1了解四種基本相互作用，知道核力的性質(zhì)。2能簡單解釋輕核和重核內(nèi)中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)具有不同比例的原因。3知道原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能的概念。4知道什么是質(zhì)量虧損，能應(yīng)用質(zhì)能方程進(jìn)行計(jì)算。預(yù)習(xí)：一、核力與四種基本相互作用1核力：原子核里的間存在著相互作用的核力，把核子緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核2核力特點(diǎn)1核力是核子間的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力2核力是，作用范圍在之內(nèi)3每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用，這也稱為核力的4核力與核子是否帶電無關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子間、質(zhì)子與中子間、中子與中子間都可以有核力作用3四種基本相互作用1長程力：萬有引力、強(qiáng)

2、相互作用和作用弱相互作用是引起原子核的原因，其力程比強(qiáng)力，為10-18m二、原子核中質(zhì)子與中子的比例1較輕原子核：質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)2較重原子核：中子數(shù)質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差三、結(jié)合能與質(zhì)量虧損1結(jié)合能：克服核力束縛，使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)需要的能量；或若干個(gè)核子在核力作用下結(jié)合成原子核時(shí)的能量2比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與之比，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，原子核越，的核的比結(jié)合能最大、最穩(wěn)定3質(zhì)量虧損1愛因斯坦質(zhì)能方程：2質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象3虧損的質(zhì)量與釋放的能量間的關(guān)系：想一想有人認(rèn)為質(zhì)量虧損就是核子的個(gè)數(shù)變少了，這種認(rèn)識對不對答

3、案不對，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)并沒有變化新課講授：一、對核力及原子核中質(zhì)子與中子的比例的理解1核力的特點(diǎn)：核力是只在鄰近的核子之間發(fā)生的一種強(qiáng)相互作用，是短程力2核子比例關(guān)系：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3形成原因1若質(zhì)子與中子成對地構(gòu)建原子核，由于核力是短程力當(dāng)原子核增大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了2若只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有

4、相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多3由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，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)候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的【例1】下列說法正確的是（）A原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等B穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C原子核都是非常穩(wěn)定的D對于較重的原子核，由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，如果繼續(xù)增大原子核，形成的核也一定是不穩(wěn)定的二、結(jié)合能與比結(jié)合能的理解1比結(jié)合能曲線：不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化圖線如圖1951所示從圖中可看出，中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能最大，輕

5、核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核要小2當(dāng)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化為比結(jié)合能較大的原子核時(shí)會(huì)釋放核能3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，中等核子數(shù)的原子核，比結(jié)合能較大，原子核較穩(wěn)定。例2下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中，正確的有（）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【針對訓(xùn)練】一個(gè)中子與某原子核發(fā)生核反應(yīng)，生成一個(gè)氘核，其核反應(yīng)方程式為_該反應(yīng)放出的能量為Q，則氘核的比結(jié)合能為

6、_三、質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算1對質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的理解1質(zhì)能方程質(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(guān)系是Emc22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(jié)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(shí)質(zhì)能方程也寫作Emc22核能的計(jì)算方法1根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損m根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2計(jì)算核能其中m的單位是千克，E的單位是焦耳2利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特計(jì)算根據(jù)1原子質(zhì)量單位u相當(dāng)于的能量，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，即Em其中

7、m的單位是u，E的單位是MeV【例3】的質(zhì)量為，31H的質(zhì)量為，42He的質(zhì)量為，X的質(zhì)量為則下列說法中正確的是AX是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量BX是中子，該反應(yīng)釋放能量CX是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量DX是中子，該反應(yīng)吸收能量【例4】已知氮核質(zhì)量MN，氧17核的質(zhì)量MO，氦核質(zhì)量MHe，氫核質(zhì)量MH，試判斷：147N42He178O11H這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量能量變化是多少對原子核中質(zhì)子與中子的比例的理解1在自然界中，對于較重的原子核的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)的比例關(guān)系，下列說法正確的是A中子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)B中子數(shù)小于質(zhì)子數(shù)C中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)D無法確定對結(jié)合能與比結(jié)合能的理解22022北京卷質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是c表示真空中的光速Am1m2m3cBm1m2m3cCm1m2m3c2Dm1m2m3c2質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算3為紀(jì)念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國將2022年定為“國際物理年”對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程Emc2，下列說法中不正確的是AEmc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B根據(jù)Emc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能C一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)