高中物理 第4章 第1节 核力与核能精品课件 鲁科选修35

【答案】 127.68 MeV 14.56 MeV 【方法总结】 原子核分解成核子时需要的能量 为结合能，它等于核子结合成原子核时放出的能 量．
类型三 应用质能方程求核能
例3 31H 的质量是 3.016050 u，质子的质量是 1.007277 u，中子的质量是 1.008665 u．求：
(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收 还是放出能量？该能量为多少？
提示：平均结合能是指把原子核分解为自由核子 时每个核子平均吸收的能量．显然，平均结合能 越大，原子核越难分离成单个核子．比如，氖核 比氘核更难分离成单个核子．
核心要点突破
一、对核力的理解 1．原子核内的质子相距很近，库仑斥力很大，然 而核力却使它们紧紧约束在一起，可见核力是强相 互作用(强力)的一种表现，在原子核的尺度内，核 力比库仑斥力大得多． 2 ． 核 力 是 短 程 力 ， 作 用 范 围 在 2×10 － 15 m 左 右．核力在距离大于0.8×10－15 m时表现为吸引力， 且随着距离增大而减小，超过1.5×10－15 m时，核 力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10－15 m 时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起．
3 ． 核 素 ： 具 有 一 定 数 目 _质__子____ 和 一 定 数 目 __中__子____的一种原子核．
4．核素图：用横坐标表示质子数，纵坐标表示 中子数，每一种___核__素___用一小方块表示，所得 到的图象．
思考感悟
1．原子核内只有相邻的核子间才存在相互作 用的核力，不相邻的核子间不存在核力，这是为 什么？
课前自主学案
一、核力与核的稳定性 1．核力的定义：在原子核中把_核__子____维系在一 起的力叫做核力． 2．核力的特点 (1)力的作用范围叫做力程．核力是__短__程__力___，作 用范围在2 fm(1 fm＝10－15 m)，它不能延伸到3 fm 以外．当两核子间距离__减__小___时，核力也迅速减 小，至一定值时，核力表现为斥力． (2)核力是一种__强____相互作用．核力比库仑力强 大的多．
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二、结合能与平均结合能
1．原子核的结合能：核子结合成原子核所 __释__放____的能量．
2 ． 平 均 结 合 能 ： 对 某 种平均原每子个核核子， _____________ 的 结 合 能 ． 平 均 结 合 能 是 核 子 结 合成原子核时每个核子平均放出的能量，也是原
【精讲精析】 将168O 分成 8 个质子和 8 个中 子所提供的能量为186O 的结合能，即为其核子数与 平均结合能的乘积．将168O 分成 4 个42He 可以看成 两个过程：一是将186O 分成 8 个质子和 8 个中子， 然后再将 8 个质子和 8 个中子结合成 4 个42He，需
提供的能量为此两过程的能量之差．
解析：选D.质能方程E＝mc2中E表示物体具有的 总能量，m表示物体的质量，故A项对，D项错； 根据ΔE＝Δmc2，可以计算释放的核能，物体的质 量增加或减小Δm对应着其能量增加或减少ΔE， 故B、C正确．所以选D.
课堂互动讲练
类型一 核力与核能
例1 关于原子核的结合能与平均结合能的下列说 法中不正确的是( )
(2)氚核的结合能和平均结合能各是多少？ (3)如果这些能量是以光子的形式放出，则光子 的频率是多少？
第4章 核能
•13、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。2022/1/102022/1/10January 10, 2022
•14、孩子在快乐的时候，他学习任何东西都比较容易。
•15、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。
•16、一个人所受的教育超过了自己的智力，这样的人才有学问。
证明：由爱因斯坦的质能方程得 E ＝ mc2 ＝ 1 u×c2 ＝ 1.6606×10 － 27×(2.9979×108)2 J≈1.4924×10－10 J. 又因为1 eV＝1.6022×10－19 J，则有 E＝1.4924×10－10 J＝931.56 MeV 所以1 u相当于931.56 MeV的能量．
A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原 子核时，核力做的功
B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外 力克服核力做的功
C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均 每个核子的结合能
D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结 合能比轻核的平均结合能大
【精讲精析】 原子核中，核子与核子之间存在 核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服 核力做功. 当自由核子结合成原子核时，核力将做 功，释放能量，某种原子核平均每个核子的结合 能称为平均结合能. 不同原子核的平均结合能不 同．重核的平均结合能比中等质量核的平均结合 能要小，轻核的平均结合能比稍重的核的平均结 合能要小.
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 3．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国 将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出 的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是( ) A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B．根据ΔE＝Δmc2可计算核反应的能量 C．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能 量，表明此过程出现了质量亏损 D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
(3)质量亏损不是否定了质量守恒定律．根据爱因 斯坦的相对论，辐射出的γ光子静质量虽然为零， 但它有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的 质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立．
(4)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核 子个数是不变的．
3．运用质能方程时应注意单位．一般情况下， 公式中各量都应取国际单位制单位．但在微观领 域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常 用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和 能 量 的 单 位 ． 一 原 子 的 质 量 为 1 u,1 u ＝ 1.6606×10－27 kg，由质能方程知，1 u的质量所 具有的能量为E＝mc2≈931.56 MeV.
3．平均结合能曲线：不同原子核的平均结合能 随质量数变化图线如图4－1－1所示．
图4－1－1
从图中可看出，中等质量原子核的平均结合能最 大，轻核和重核的平均结合能都比中等质量的原 子核要小．
特别提醒：平均结合能比结合能更有意义，它反 映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．对结合能、平均结合能的认识，下列说法正 确的是( ) A．一切原子核均具有结合能 B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量 C．结合能越大的原子核越稳定 D．平均结合能越大的原子核越稳定
子核分解成自由核子时每个核子平均吸收的能
量．
3．质量亏损 (1)质量亏损：原子核的质量___小__于____组成它的 所有核子的质量之和，它们的差值称为质量亏 损．(2)爱因斯坦质能方程：E＝mc2. 4．结合能的计算公式：ΔE＝__Δ_m_c_2____.
思考感悟
2．氘核的平均结合能(1.09 MeV)要小于氖核(Ne) 的平均结合能(8.0 MeV)，这说明氘核与氖核有什 么性质的不同？
课•17、好奇是儿童的原始本性，感知会使儿童心灵升华，为其为了探究事物藏下本源。2022年1月2022/1/102022/1/102022/1/101/10/2022
核
前•18、人自身有一种力量，用许多方式按照本人意愿控制和影响这种力量，一旦他这样做，就会影响到对他的教育和对他发生作用的环境。
心
2022/1/102022/1/10
二、对结合能的理解
1．核反应伴随能量的变化：因为核子间存在 着巨大的核力作用，所以原子核是一个坚固的集 体．要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大
的功，需要巨大的能量．一个氘核被拆成一个中子
和一个质子时，需要能量等于或大于 2.2 MeV 的 γ 光子照射．核反应方程为 γ＋21H→11H＋10n.相反的过 程，当一个中子和一个质子结合成一个氘核时会释
把168O 分成 8 个质子和 8 个中子需提供的能量 为
ΔE1＝16×7.98 MeV＝127.68 MeV. 将 2 个质子和 2 个中子结合成 1 个42He 所放出 的能量为
ΔE2＝4×7.07 MeV＝28.28 MeV. 则将186O 分成 4 个42He 需提供的能量 ΔE′＝ΔE1－4ΔE2 ＝127.68 MeV－4×28.28 MeV＝14.56 MeV.
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．关于核力的下列说法正确的是( ) A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作 用 B．核力就是电磁力 C．核力是短程力 D．核力与电荷有关 解析：选C.核力是短程力，故C对，核力与万有 引力、电磁力不同，故A、B不对，核力与电荷无 关，故D错．故正确答案为C.
2．对质量亏损和质能方程的理解 (1)质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质 和它们的某一属性(质量和能量)等同起来． (2)质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方 程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量 分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在数 值上的联系决不等于这两个量可以相互转化．
第1节 核力与核能
课标定位
第
课前自主学案
1
节
核
力
核心要点突破
与
核
能
课堂互动讲练
知能优化训练
课标定位
学习目标： 1.知道核力的概念与特点． 2．会解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同 比例的原因． 3．理解结合能与平均结合能的概念，知道核反应 中的质量亏损． 4．知道爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关 系. 重点难点：核力、结合能、质能方程．
3．每个核子只跟相邻的核子间发生核力作用， 这种性质称为核力的饱和性．
4．核力与核子是否带电无关，质子和质子间、 质子和中子间、中子和中子间都存在核力作用．
特别提醒： (1)因为核子间存在核力，所以原子核内蕴藏着巨 大的能量． (2)在原子核内，除核力外还存在一种弱力，弱力 是引起原子核发生β衰变的原因，弱力也是短程力， 其力程为10－18 m，作用强度比静电力还小．
【答案】 D 【方法总结】 (1)核力是短程力，只有相邻的核 子间才存在核力． (2)核力是强相互作用力，靠此抵消质子间库仑斥 力使核子聚成原子核． (3)核力的功为正时，其“势能”减小，反之“势 能”增加．
类型二 平均结合能的应用
例2 如果要把186O 分成 8 个质子和 8 个中子， 要给它多少能量？要把它分成 4 个42He，要给它多 少能量？已知168O 的核子平均结合能是 7.98 MeV， 42He 的核子平均结合能是 7.07 MeV.
放出 2.2 MeV 的能量．这个能量以 γ 光子的形式辐 射出去．核反应方程为11H＋10n→21H＋γ.
2．结合能和平均结合能 (1)结合能：由于核力的存在，核子结合成原子核 时要放出一定的能量，原子核分解成核子时，要 吸收同样多的能量．核反应中放出或吸收的能量 称为核结合能． (2) 平 均 结 合 能 ： 原 子 核 的 结 合 能 与 核 子 数 之 比．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得 越牢固，原子核越稳定．
提示：因为核力是短程力，作用范围在2 fm左 右，原子核内相邻核子间距在这个范围内，而不 相邻核子间距已超过2 fm，故不存在核力作用．
优化方案系列丛书 •11、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。
•12、首先是教师品格的陶冶，行为的教育，然后才是专门知识和技能的训练。
解析：选D.氢原子核只有一个质子，无结合能， 结合能并不是原子核所具有的能量，故A错；自由 核子结合为原子核时，放出能量，故B错；平均结 合能越大的原子核越稳定，故C错，D正确．
三、对质量亏损和质能方程的理解 1．质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的 能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是 E＝mc2或ΔE＝Δmc2. 这就是著名的爱因斯坦质能方程，简称质能方 程．方程的含义是：物体具有的能量与它的质量 之间存在着简单的正比关系．