教科版高中物理選修3-5課件-3-原子核的結(jié)合能課件1

4原子核的結(jié)合能4原子核的結(jié)合能教科版高中物理選修3-5課件-3-原子核的結(jié)合能課件11．理解結(jié)合能的概念；2．知道核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損；3．知道愛因斯坦的質(zhì)能方程，理解質(zhì)量與能量的關(guān)系．1．理解結(jié)合能的概念；一、結(jié)合能 結(jié)合能：克服核力束縛，原子核分解為單個(gè)核子時(shí)

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． 平均結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與

之比，也叫平均結(jié)合能．平均結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越

，原子核越

，中等大小的核的結(jié)合能最大、最穩(wěn)定．吸收放出核子數(shù)牢固穩(wěn)定一、結(jié)合能吸收放出核子數(shù)牢固穩(wěn)定二、質(zhì)量虧損

愛因斯坦質(zhì)能方程

. (1)物體具有的能量與它的質(zhì)量成正比，物體的能量增大，質(zhì)量也

；能量減小，質(zhì)量

．

(2)任何質(zhì)量為m的物體都具有大小相當(dāng)于

的能量．

(3)在國(guó)際單位制中，E、m、c的單位分別取

、

、

．

(4)由E＝mc2得ΔE＝

，ΔE對(duì)應(yīng)著Δm質(zhì)量． 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．E＝mc2增大減小mc2焦耳千克米/秒Δmc2小于二、質(zhì)量虧損E＝mc2增大減小mc2焦耳千克米/秒Δmc2小教科版高中物理選修3-5課件-3-原子核的結(jié)合能課件1結(jié)合能和平均結(jié)合能由于核力的存在，核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定的能量，原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣多的能量．核反應(yīng)中放出或吸收的能量稱為核結(jié)合能．平均結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比．平均結(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．結(jié)合能和平均結(jié)合能平均結(jié)合能與原子核的穩(wěn)定性(1)平均結(jié)合能的大小能夠反映核的穩(wěn)定程度，平均結(jié)合能越大，原子核就越難拆開，表示該核就越穩(wěn)定．(2)核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，平均結(jié)合能都比較小，中等核子數(shù)的原子核，平均結(jié)合能較大，表示這些原子核較穩(wěn)定．(3)當(dāng)平均結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成平均結(jié)合能較大的原子核時(shí)，就可釋放核能．例如，一個(gè)核子數(shù)較大的重核分裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核，或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核，都能釋放出巨大的核能．平均結(jié)合能與原子核的穩(wěn)定性二、對(duì)質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程的理解 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)槟芰浚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．二、對(duì)質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程的理解對(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(shuō)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)值上存在著簡(jiǎn)單的正比關(guān)系．對(duì)質(zhì)能方程的理解特別提醒：(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(guò)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．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(guò)【典例1】

下列關(guān)于結(jié)合能和平均結(jié)合能的說(shuō)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．平均結(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)合能和平均結(jié)合能都大

D．中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和平均結(jié)合能均比輕核的要大對(duì)結(jié)合能的理解

【典例1】下列關(guān)于結(jié)合能和平均結(jié)合能的說(shuō)法中，正確的是對(duì)結(jié)解析核子結(jié)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(xiàng)錯(cuò)誤；平均結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但平均結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的平均結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核反而小，B、C選項(xiàng)均錯(cuò)誤；中等質(zhì)量原子核的平均結(jié)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(jié)合能也比輕核大，D選項(xiàng)正確．答案D解析核子結(jié)合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量【變式1】下列對(duì)結(jié)合能、平均結(jié)合能的認(rèn)識(shí)，正確的是(

)．A．一切原子核均具有結(jié)合能B．自由核子結(jié)合為原子核時(shí)，可能吸收能量C．結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D．平均結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定【變式1】解析由自由核子結(jié)合成原子核的過(guò)程中，核力做正功，釋放出能量．反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗右残枰x予相應(yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故A正確、B錯(cuò)誤；對(duì)核子較多的原子核的結(jié)合能越大，但它的平均結(jié)合能不一定大，平均結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C錯(cuò)誤、D正確．答案AD解析由自由核子結(jié)合成原子核的過(guò)程中，核力做正功，釋放出能量【典例2】

歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9MeV的He.(1MeV＝1.6×10－13J) (1)上述核反應(yīng)方程為______________．

(2)質(zhì)量虧損為______________kg.質(zhì)量虧損及能量的計(jì)算

【典例2】歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)教科版高中物理選修3-5課件-3-原子核的結(jié)合能課件1教科版高中物理選修3-5課件-3-原子核的結(jié)合能課件1A．1.33MeV B．0.82MeVC．0.51MeV D．0.31MeV解析根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV能量，則ΔE＝Δm×931.5MeV＝(36.95619＋0.00055－36.95658)×931.5MeV＝0.82MeV.答案B圖3-4-1A．1.33MeV B．0.82MeV圖3-4-1核反應(yīng)中的“質(zhì)量守恒”與“質(zhì)量虧損”

核反應(yīng)須遵循四大“守恒”，即電荷數(shù)守恒、質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒、能量守恒．而在計(jì)算核能時(shí)是利用反應(yīng)前后虧損的質(zhì)量Δm和愛因斯坦的質(zhì)能方程E＝mc2來(lái)計(jì)算核反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能ΔE＝Δmc2.一方面說(shuō)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量守恒，另一方面又說(shuō)核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量虧損，二者豈不矛盾？其實(shí)不然，原因是二者所指“質(zhì)量”不同．核反應(yīng)中的“質(zhì)量守恒”與“質(zhì)量虧損”一、核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量守恒，其“質(zhì)量”是指總質(zhì)量，即靜質(zhì)量和動(dòng)質(zhì)量之和．二、原子核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損是指靜質(zhì)量的增減在相對(duì)論中，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量不等于靜止時(shí)質(zhì)量，但一般情況下速度較小，往往從靜質(zhì)量角度來(lái)處理問題，通常所說(shuō)的質(zhì)量也指靜質(zhì)量．靜質(zhì)量在核反應(yīng)前后會(huì)有增減．若核反應(yīng)是吸收能量，核反應(yīng)前后靜質(zhì)量會(huì)增加；若核反應(yīng)放出能量，則靜質(zhì)量會(huì)減少，減少的質(zhì)量就是核反應(yīng)中虧損的質(zhì)量Δm，那么核反應(yīng)放出的核能ΔE＝Δmc2.重核裂變與輕核聚變都屬于放能核反應(yīng)，反應(yīng)前后粒子的靜質(zhì)量要減少，若從能量守恒角度看，這虧損的質(zhì)量Δm對(duì)應(yīng)的靜能Δmc2轉(zhuǎn)化為粒子動(dòng)能或者γ光子的能量．一、核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量守恒，其“質(zhì)量”是指總質(zhì)量，即靜質(zhì)量和動(dòng)【典例3】

下列關(guān)于愛因斯坦質(zhì)能方程的說(shuō)法中正確的是(

)．

A．E＝mc2中的E是物體以光速c運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能

B．E＝mc2是物體各種形式能的總和

C．由ΔE＝Δmc2知，在核反應(yīng)中，虧損的質(zhì)量Δm轉(zhuǎn)化成能量ΔE放出

D．由ΔE＝Δmc2知，在核反應(yīng)中虧損的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)化為動(dòng)質(zhì)量，被放出的能量帶走【典例3】下列關(guān)于愛因斯坦質(zhì)能方程的說(shuō)法中正確的是解析由愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2表明物體的質(zhì)量與其他各種形式的能量之間的關(guān)系，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；ΔE＝Δmc2表明，在核反應(yīng)中，虧損Δm質(zhì)量將產(chǎn)生ΔE＝Δmc2的能量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確．答案BD解析由愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2表明物體的質(zhì)量與其他各種形4原子核的結(jié)合能4原子核的結(jié)合能教科版高中物理選修3-5課件-3-原子核的結(jié)合能課件11．理解結(jié)合能的概念；2．知道核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損；3．知道愛因斯坦的質(zhì)能方程，理解質(zhì)量與能量的關(guān)系．1．理解結(jié)合能的概念；一、結(jié)合能 結(jié)合能：克服核力束縛，原子核分解為單個(gè)核子時(shí)

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． 平均結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與

之比，也叫平均結(jié)合能．平均結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越

，原子核越

，中等大小的核的結(jié)合能最大、最穩(wěn)定．吸收放出核子數(shù)牢固穩(wěn)定一、結(jié)合能吸收放出核子數(shù)牢固穩(wěn)定二、質(zhì)量虧損

愛因斯坦質(zhì)能方程

. (1)物體具有的能量與它的質(zhì)量成正比，物體的能量增大，質(zhì)量也

；能量減小，質(zhì)量

．

(2)任何質(zhì)量為m的物體都具有大小相當(dāng)于

的能量．

(3)在國(guó)際單位制中，E、m、c的單位分別取

、

、

．

(4)由E＝mc2得ΔE＝

，ΔE對(duì)應(yīng)著Δm質(zhì)量． 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．E＝mc2增大減小mc2焦耳千克米/秒Δmc2小于二、質(zhì)量虧損E＝mc2增大減小mc2焦耳千克米/秒Δmc2小教科版高中物理選修3-5課件-3-原子核的結(jié)合能課件1結(jié)合能和平均結(jié)合能由于核力的存在，核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定的能量，原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣多的能量．核反應(yīng)中放出或吸收的能量稱為核結(jié)合能．平均結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比．平均結(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．結(jié)合能和平均結(jié)合能平均結(jié)合能與原子核的穩(wěn)定性(1)平均結(jié)合能的大小能夠反映核的穩(wěn)定程度，平均結(jié)合能越大，原子核就越難拆開，表示該核就越穩(wěn)定．(2)核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，平均結(jié)合能都比較小，中等核子數(shù)的原子核，平均結(jié)合能較大，表示這些原子核較穩(wěn)定．(3)當(dāng)平均結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成平均結(jié)合能較大的原子核時(shí)，就可釋放核能．例如，一個(gè)核子數(shù)較大的重核分裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核，或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核，都能釋放出巨大的核能．平均結(jié)合能與原子核的穩(wěn)定性二、對(duì)質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程的理解 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)槟芰浚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．二、對(duì)質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程的理解對(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(shuō)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)值上存在著簡(jiǎn)單的正比關(guān)系．對(duì)質(zhì)能方程的理解特別提醒：(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(guò)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．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(guò)【典例1】

下列關(guān)于結(jié)合能和平均結(jié)合能的說(shuō)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．平均結(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)合能和平均結(jié)合能都大

D．中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和平均結(jié)合能均比輕核的要大對(duì)結(jié)合能的理解

【典例1】下列關(guān)于結(jié)合能和平均結(jié)合能的說(shuō)法中，正確的是對(duì)結(jié)解析核子結(jié)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(xiàng)錯(cuò)誤；平均結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但平均結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的平均結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核反而小，B、C選項(xiàng)均錯(cuò)誤；中等質(zhì)量原子核的平均結(jié)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(jié)合能也比輕核大，D選項(xiàng)正確．答案D解析核子結(jié)合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量【變式1】下列對(duì)結(jié)合能、平均結(jié)合能的認(rèn)識(shí)，正確的是(

)．A．一切原子核均具有結(jié)合能B．自由核子結(jié)合為原子核時(shí)，可能吸收能量C．結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D．平均結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定【變式1】解析由自由核子結(jié)合成原子核的過(guò)程中，核力做正功，釋放出能量．反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗右残枰x予相應(yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故A正確、B錯(cuò)誤；對(duì)核子較多的原子核的結(jié)合能越大，但它的平均結(jié)合能不一定大，平均結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C錯(cuò)誤、D正確．答案AD解析由自由核子結(jié)合成原子核的過(guò)程中，核力做正功，釋放出能量【典例2】

歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9MeV的He.(1MeV＝1.6×10－13J) (1)上述核反應(yīng)方程為______________．

(2)質(zhì)量虧損為______________kg.質(zhì)量虧損及能量的計(jì)算

【典例2】歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)教科版高中物理選修3-5課件-3-原子核的結(jié)合能課件1教科版高中物理選修3-5課件-3-原子核的結(jié)合能課件1A．1.33MeV B．0.82MeVC．0.51MeV D．0.31MeV解析根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV能量，則ΔE＝Δm×931.5MeV＝(36.95619＋0.00055－36.95658)×931.5MeV＝0.82MeV.答案B圖3-4-1A．1.33MeV B．0.82MeV圖3-4-1核反應(yīng)中的“質(zhì)量守恒”與“質(zhì)量虧損”

核反應(yīng)須遵循四大“守恒”，即電荷數(shù)守恒、質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒、能量守恒．而在計(jì)算核能時(shí)是利用反應(yīng)前后虧損的質(zhì)量Δm和愛因斯坦的質(zhì)能方程E＝mc2來(lái)計(jì)算核反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能ΔE＝Δmc2.一方面說(shuō)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量守恒，另一方面又說(shuō)核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量虧損，二者豈不矛盾？其實(shí)不然，原因是二者所指“質(zhì)量”