5.3核力與結(jié)合能課件高二下學(xué)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(jié)合能1.知道四種基本相互作用，知道核力的性質(zhì)。2.了解原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能的概念。3.能用質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程計算核能相關(guān)問題。學(xué)習(xí)目標(biāo)原子核是由中子和質(zhì)子構(gòu)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(zhì)子緊緊地束縛在一起而不分散開呢？導(dǎo)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(jié)合在一起的很強的相互作用。⑴性質(zhì)：⑵作用范圍：質(zhì)子——中子中子——中子質(zhì)子——質(zhì)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(jié)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(jié)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(zhì)子和兩個中子憑借核力結(jié)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(jié)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(jié)合放出的能量有什么關(guān)系?思考討論二、結(jié)合能核子分開，克服核力做功，吸收能量核子結(jié)合，核力做正功，放出能量原子核核子結(jié)合能：分析：通過核子結(jié)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(jié)合放出的能量新思路：間接計算結(jié)合能2.比結(jié)合能思考與討論核子數(shù)越多，原子核的結(jié)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(jié)合能越大，原子核就越穩(wěn)定。原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，又稱平均結(jié)合能。建立概念針對練

對結(jié)合能、比結(jié)合能的認(rèn)識，下列說法正確的是(

)A.核子結(jié)合為原子核時，一定釋放能量B.核子結(jié)合為原子核時，可能吸收能量C.結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定解析：由自由核子結(jié)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?yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故A正確，B錯誤；核子較多的原子核的結(jié)合能越大，但它的比結(jié)合能不一定大，比結(jié)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(zhì)能方程

E=mc2E：能量

m：質(zhì)量

c：真空中的光速理解：

●質(zhì)能方程說明，一定的質(zhì)量總是跟一定的能量相聯(lián)系的。思考：核子結(jié)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(zhì)量虧損ΔE＝Δmc2●根據(jù)質(zhì)能方程，質(zhì)量變化時，有例題（課本P117）已知中子的質(zhì)量mn=1.6749×10-27kg，質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.6726×10-27kg，氘核的質(zhì)量mD=3.343×10-27kg，求氘核的比結(jié)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(jié)合能：質(zhì)量虧損：原子核能量質(zhì)量虧損光中子質(zhì)子原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫作質(zhì)量虧損。分析：質(zhì)量虧損表明，的確存在著原子核的結(jié)合能。建立概念依據(jù)：核反應(yīng)中，質(zhì)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?！袢籀的單位是u（u為原子質(zhì)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(xí)：課本P118

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

ΔE＝x×931.5MeV

特點:思考:

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，釋放能量還是吸收能量？●輕核和重核，比結(jié)合能較小

●中等大小的核，比結(jié)合能最大

原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系1.大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是：

已知

的質(zhì)量為2.0136u，

的質(zhì)量為3.0150u，

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

(

)A.3.7MeV B.3.3MeVC.2.7MeV D.0.93MeVB達標(biāo)測試2.(多選)原子核的比結(jié)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(jié)合能約為14MeVB.核比

核更穩(wěn)定C.兩個

核結(jié)合成

核