高中物理 19.5 核力与结合能新人教版选修3-5

合集下载

人教版高中物理选修3-5课件：19-5核力与结合能

用中子轰击锂核(63Li)发生核反应，生成氚核(31H)和 α 粒子，并放出 4.8 MeV 的能量．
(1)写出核反应方程； (2)求出质量亏损； (3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和 α 粒子的动能之比是多少？ (4)α 粒子的动能是多大？(1 u 相当于 931.5 MeV)
【规范解答】 E＝mc2 说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故选项 A 错误，而选项 B 正确；核反应中的 “质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故选项 C 错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故选项 D 错误．故选 B.
2．为什么核子不能融合在一起？提示：核子间存在核力，当核力的作用范围小于 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．有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？
提示：不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化.
B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
【易错分析】弄不清核子结合成原子核和原子核拆成核子哪个吸热哪个放热而错选 A.不能正确区分比结合能与结合能，认为比结合能大的原子核结合能也一定大而错选 B，从而得到错误答案 AB.
2．质量亏损 (1)爱因斯坦质能方程：E＝ mc2 或 ΔE＝Δmc2. (2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．

高二物理人教版选修3-5第十九章 5 核力与结合能

2.探究讨论。 (1)原子核内有质子和中子,质子带正电,中子不带电。原子核为什么不会在质子间库仑斥力的作用下分散为一个一个的核子呢? 答案:核子间(质子与质子、中子与中子、质子与中子)存在着一种比库仑力大得多的核力。
(2)较重的原子核中中子数和质子数有什么关系?如何解释?原子核可以无限地增大吗? 答案:①较重的原子核中中子数大于质子数,而且越重的原子核, 两者相差越多。 ②由于原子核是短程力,原子核大到一定程度时,相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力,原子核就不稳定了。这时,不再成对地增加质子和中子,而只增加中子,中子与其他核子没有库仑斥力,但有相互吸引的核力,所以有助于维系原子核的稳定, 故较重的原子核内中子数多于质子数。 ③稳定的重原子核里,中子数要比质子数多,由于核力作用范围有限,以及核力的饱和性,如果继续增大原子核,一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用,这时即使再增加中子,形成的核也一定是不稳定的,所以原子核不能无限地增大。
能量为
MeV。
解析:聚变反应前氘核和氚核的总结合能 E1=(1.09×2+2.78×3) MeV=10.52 MeV。反应后生成的氦核的结合能 E2=7.03×4 MeV=28.12 MeV。由于单个核子无结合能,所以聚变过程释放出的能量为 ΔE=E2-E1=(28.12-10.52) MeV=17.6 MeV。质的理解爱因斯坦质能方程反映的是质量亏损和核能这两种现象之间的联系,并不表示质量和能量之间的转变关系。对于质量亏损,不能理解为质量变成了能量,质能方程的本质是: (1)质量或能量是物质的属性之一,绝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,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绝不等于这两个量可以相互转化。 (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。

最新人教版高中物理选修3-5：19.5 核力与结合能知识点总结及课时练习

5核力与结合能记一记核力与结合能知识体系1种力——核力2类原子核——较轻原子核、较重原子核2种能量——结合能、比结合能1个方程——质能方程辨一辨1.每个核子只跟邻近的核子才能发生核力作用．(√)2．原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡．(×) 3．核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大．(×)4．弱相互作用的力程比电磁力更短．(√)5．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大．(×)想一想1.核子之间都有相互作用的核力，说明核力与电荷有什么关系？质子之间除了核力外还有什么作用力？提示：说明核力与电荷无关．质子之间除了核力外还有库仑力．2．在核反应过程中遵循什么规律？核反应过程中质量守恒吗？提示：在核反应过程中遵循质量数守恒、电荷数守恒．核反应过程中质量不守恒，会发生质量亏损．3．如图所示为原子核的比结合能示意图．(1)比结合能最小的是什么原子核？说明什么问题？(2)随着质量数的增加，比结合能曲线整体上有什么变化规律？提示：(1)是氘原子核，说明氘原子核不稳定．(2)随着质量数的增加，比结合能曲线整体上先增大再减小，中等大小核的比结合能最大最稳定．思考感悟：练一练1.[2019·河北联考](多选)对于核力，以下说法正确的是()A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是强相互作用，是强力C．核子之间的距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10－15 m时，核力的变化规律更清楚解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10－15 m之内，核力比库仑力大得多，因此，选项B正确，A 错误；核力在大于0.8×10－15m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，所以，选项C正确；人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒，故选项D错误．答案：BC2．如图，原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是()A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若C、B能结合成G，结合过程一定要释放能量D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量解析：由ΔE＝Δmc2可知，释放能量时生成物比反应物质量小，反之则大．根据题图可知，D、E结合成F，核子数不变，质量减少，释放能量，A选项正确．答案：A3．如果要把16 8O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16 8O的核子比结合能是7.98 MeV，42He的核子比结合能是7.07 MeV)解析：将16 8O分成8个质子和8个中子所提供的能量为16 8O的结合能，即为其核子数与比结合能的乘积．需提供的能量为ΔE＝16×7.98 MeV＝127.68 MeV.168O的结合能为E0＝127.68 MeV.4个42He的总的结合能为E He＝4×4×7.07 MeV＝113.12 MeV.将16 8O分成4个42He需提供的能量为ΔE′＝E0－E He＝127.68 MeV－113.12 MeV＝14.56 MeV.答案：127.68 MeV14.56 MeV要点一核力的性质与原子核的稳定性1.[2019·四川绵阳检测]关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，中子数比质子数多C．原子核都是非常稳定的D．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数大的重原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和原子序数小的都没有中等质量的原子核稳定，故A、C错误，B正确．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m内，超过此范围，核力急剧减小，会小于库仑力，D错误．答案：B2．(多选)关于核力，下列说法中正确的是()A．核力是一种特殊的万有引力B．原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用C．核力是原子核稳定存在的原因D．核力是一种短程力解析：核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，原子核半径的数量级为10－15 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，质子间、中子间、质子和中子间都可以有核力作用，核力是原子核能稳定存在的原因，故C、D正确．答案：CD3．下列说法正确的是()A．质子数与中子数相等的原子核最稳定B．若两个核子间的距离为1.2×10－15 m，则它们间的核力表现为引力C．两个核子间的核力一定为引力D．两个质子间的核力与库仑力一定是一对平衡力解析：中等质量的原子核最稳定，但这些原子核内的质子数和中子数不一定相等，A错误；两个核子间的距离0.8×10－15 m<r<1.5×10－15 m时表现为引力，r<0.8×10－15 m时表现为斥力，B正确，C错误．一个质子可以受到多个质子对它的库仑力作用，而核力只发生在相邻的核子间，两个质子间的核力与库仑力不一定形成平衡力，D错误．答案：B要点二结合能与比结合能4.[2019·贵州检测]下面关于结合能和比结合能的说法正确的是()A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大解析：核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A选项错误；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定越大，例如中等质量原子核的比结合能比重核的比结合能大，但由于核子数比重核少，其结合能反而比重核的结合能小，B、C两项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的比结合能大，它的原子核内的核子数又比轻核内的核子数多，因此它的结合能也比轻核的结合能大，D选项正确．答案：D5．(多选)铁核的比结合能比铀核的比结合能大，下列关于它们的说法正确的是()A．铁核的结合能大于铀核的结合能B．铁核比铀核稳定C．铀核发生核反应变成铁核的过程中要放出能量D．铀核发生核反应变成铁核的过程中质量要亏损解析：铁核的比结合能较大，则它稳定些，铀核的比结合能较小，变成铁核会放出核能，出现质量亏损，B、C、D正确．答案：BCD6．(多选)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可以计算核反应中释放的核能C．一个中子和一个质子结合成氘核时释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D．E＝mc2中的E是发生核反应时释放的核能解析：E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，其中E 不能理解为发生核反应时释放的核能，选项A正确，D错误；根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能，选项B正确；一个中子和一个质子结合成氘核时发生聚变反应，会有质量亏损，亏损的质量以能量的形式释放出来，即释放出核能，选项C正确．答案：ABC要点三质量亏损和质能方程7.[2019·云南模拟]下列说法正确的是( )A ．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B ．由E ＝mc 2可知，能量与质量之间存在着正比关系C ．核反应中的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量D ．因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒解析：E ＝mc 2说明能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A 项错误，B 项正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C 项错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应中只是一部分静质量变成动质量，故D 错误．答案：B8．镭核226 88Ra 发生衰变放出一个粒子变为氡核222 86Rn ，已知镭核226 88Ra 质量为226.025 4 u ，氡核222 86Rn 质量为222.016 3 u ，放出粒子的质量为4.002 6 u ，已知1 u 的质量对应931.5 MeV 的能量．(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若镭核衰变前静止，且衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能．解析：(1)核反应(衰变)方程为226 88Ra →222 86Rn ＋42He.(2)镭核衰变放出的能量为ΔE ＝(226.025 4－4.002 6－222.0163)×931.5 MeV ＝6.05 MeV .(3)镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得m Rn v Rn －m αv α＝0又根据衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能，则ΔE ＝12m Rn v 2Rn ＋12m αv 2α 联立以上两式可得Eα＝12mαv2α＝m Rnm Rn＋mα×ΔE＝222222＋4×6.05 MeV＝5.94 MeV.则放出粒子的动能为5.94 MeV.答案：(1)226 88Ra→222 86Rn＋42He(2)6.05 MeV(3)5.94 MeV基础达标1.[2019·广州测试]科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用．我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于()A．引力相互作用B．电磁相互作用C．强相互作用和弱相互作用的共同作用D．四种基本相互作用的共同作用解析：分子力作用范围约在10－10 m数量级上．强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10－15 m和10－18 m之内，在分子力作用范围内强相互作用和弱相互作用都不存在，在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．答案：B2．[2019·济宁检测]大科学工程“人造太阳”主要是将核反应21H＋21H→32He＋10n中释放的能量用来发电，已知21H的质量为2. 013 6 u，32He的质量为3.015 0 u，10n的质量为1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2.该核反应中释放的核能约为()A．3.7 MeV B．3.3 MeVC. 2.7 MeV D．0.93 MeV解析：该核反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－(3.015 0 u ＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，可知该核反应中释放的核能为ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.3 MeV，选项B正确．答案：B3．(多选)不同原子核的比结合能是不同的，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小，由此，可以确定，下列核反应能释放大量核能的是()A．中等质量的原子核结合成质量较大的重核B．质量较大的重核分裂成中等质量的原子核C．中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核D．质量较小的轻核结合成中等质量的原子核解析：两个中等质量的原子核结合成重核的过程，核子的比结合能减少，整个过程将要吸收能量，故A选项错误；质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆过程，显然是放出能量的，B项正确；根据同样的方法可知，C选项错误，D选项正确．答案：BD4．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的理解正确的是()A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应地减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应地增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子的质量和与组成的原子核的质量之差就是Δm解析：一定的质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应地减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确．如果物体的质量增加了Δm，它的能量一定相应地增加Δmc2，所以选项B正确．原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误．答案：ABD5．[北京高考题]质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2解析：该聚变反应方程为11H＋10n→21H，故发生的质量亏损是m1＋m2－m3，根据质能方程得该反应放出的能量ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，C正确．答案：C6．[2019·全国卷Ⅱ]太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为411H→42He＋201e＋2ν已知11H和42He的质量分别为m p＝1.007 8 u和mα＝4.002 6 u,1 u ＝931 MeV/c2，c为光速．在4个11H转变成1个42He的过程中，释放的能量约为()A．8 MeV B．16 MeVC．26 MeV D．52 MeV解析：核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，选项C正确．答案：C7．(多选)关于质能方程，下列说法中正确的是()A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的解析：质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，能量增加某一定值时，它的质量也相应地增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算，所以B、D正确．答案：BD8．某核反应方程为21H＋31H―→42He＋X.已知21H的质量为2.013 6 u，31H的质量为3.018 0 u，42He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u，则下列说法中正确的是()A．X是质子，该反应释放能量B．X是中子，该反应释放能量C．X是质子，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得21H＋31H―→42He＋10X，则X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u＝5.031 6 u，反应后产物总质量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 3 u，总质量减少，出现了质量亏损。

人教版高二物理选修3-5 第十九章：19.5 核力与结合能(共36张PPT)

第十九章原子核
2020/7/11
1
回顾：原子核的组成
质子（带正电）
原子核
统称为核子
中子
思考：在原子核那样狭小的空间里，带正电
的质子为什么能够挤在一起而不飞散？
猜想：万有引力？
回顾：F引
=
G
m1m2 r2
2020/7/11
F库
=
k
q1q2 r2
质子
中子
原子核示意图 2
验证：
间距r 数量级10-15m；质量m 数量级10-27kg；电量q 数量级10-19C；引力常量G数量级10-11；静电力常量 k 数量级109 。
E mc2
2020/7/11
18
4.弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的
原因，即引起中子－质子转变的原因。弱相互作
用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18m
2020/7/11 ，作用强度则比电磁力小。
6
例1.(多选)核力的特点是 (AD )
A.核力是一种强相互作用
B.核力是一种长程力，任意两个核子间都存在核力
C.核力只发生在质子之间或质子和中子间，中子间不
中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。
2020/7/11
14
例2 关于原子核的结合能，下列说法正确的是（ AB）C
Ａ.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
2020/7/11
8
中子数
2020/7/11
实际存在的原子核
原因分析：
核越大，核子间距离增大库仑力与核力均减少，但核力减少快

高中物理 19.5核力与结合能(探究导学课型)课件新人教版选修3-5

提示:(1)×。核力是短程力,并且在大于0.8×10-15m而小于 1.5×10-15m时表现为引力,在小于0.8×10-15m时表现为斥力。 (2)√。核力是短程力,只发生在相邻的核子之间,这种性质称为核力的饱和性。 (3)×。较大的原子核含有的中子数大于质子数。 (4)×。质量不能转化为能量,能量也不能转化为质量,质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的量度。
3.原子核中任意两个核子之间都存在核力吗? 提示:不是。核力是短程力,只有相邻的两个核子之间才存在核力。 4.是否只有带电的质子之间存在核力,而中子之间不存在核力呢? 提示:不是。核力与核子是否带电无关,质子与质子之间,质子与中子之间、中子与中子之间都可以有核力作用。
5.四种基本相互作用各有什么特点? 提示:(1)强相互作用(强力):在原子核内,强力将核子束缚在一起, 是短程力。 (2)弱相互作用(弱力):弱相互作用是引起原子核β衰变的原因, 也是短程力。
2.原子核中的核子为什么能紧紧地束缚在一起,既不融合为一体又不分散开? 提示:核力是短程力,约在10-15m数量级时起作用,当距离大于 0.8×10-15m时为引力,距离小于0.8×10-15m时为斥力,距离为 10×10-15m时核力几乎消失。所以在核力作用下,原子核内的核子既不能远离散开又不致因为太近而融合为一体。
3.质量亏损: (1)爱因斯坦质能方程_E_=_m_c_2。 (2)质量亏损:原子核的质量_小__于__组成它的核子的质量之和的现象。
1.判一判: (1)核力同万有引力一样总是相互吸引的。 ( ) (2)核力只发生在相邻的核子之间。 ( ) (3)较大的原子核中含有质子和中子的个数基本相同。( ) (4)质量可以转化为能量,能量也可以转化为质量。 ( )

物理：19.5《核力与结合能》课件(新人教版选修3-5)

3.
235 92
U（原子量为 232.0372）衰变为 Th
228 90
（原子量为 228.0287）时，释放出粒子并求出衰变过程中释放出多少能量？
（4 4.0026）。写出核反应方程， 2 He 的原子量为
；http://medicaltrain.jp/ 日本医疗；
是没什么修行者在这壹带了...""那咱们怎么办主人?"叶虹问道,"现在就离开这里吧,可能再飞个几万里,就能看到陆地了..."根汉点了点头,只能是召唤出了小飞,让小飞带着他们离开....半天之后,小飞带着他们飞了将近二十万里,依旧没有看到陆地.这四周都是浩瀚の大海,而且天色已晚,附近の气温降の很厉害,明显の能感到气压有些低,远处の天边都升腾起了阵阵の黑云,有可能要下大雨放闪电了."那边有人..."就在这时,根汉几人却发现,北面几百里外,有几道剑光闪过.似乎是有一些修行者,正在从北面飞驰掠过,要从前面の大海窜过."准圣之境..."根汉天眼扫了过去,即使隔着几百里,如今也能准确の感应到他们の修行.那三个人,都是准圣之境,最高の壹人修为大概在准圣七重左右,算是壹个不错の强者了."走..."根汉不再犹豫,大手壹挥,让小飞进去休息,自己带着三女追了过去."道友请留步..."远远の,根汉便喊住了这三人,这三人也是壹惊,没想到突然就会有人出现.可是当看到三女の时候,三人の眼中顿时金光大放,其中壹人咧嘴邪笑道："乖乖,这么漂亮の妞尔,好久没玩过了...""小子,将女人留下,你可以滚了!"另壹人也咧嘴笑了,露出壹嘴黄牙."啪!""啊!""谁打咱!"这三人嘴很损,刚刚说完,就被几股怪力煽飞,其中

物理选修3-5_19.5核力与结合能

类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、赋予光子等某种途径让它得到13.6eV 的能量。这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中
物理课室
二
结合能
H H n
2 1 1 1 1 0
物理课室
三
1 1
质能方程 E=mc2
1 0 2 1
H n H
m1 m2 m3 ΔE 根据质能方程E=mc2和能量守恒定律，推导出 γ 光子的能量(即氘核的结合能）并总结出求结合能的方法。
m1c m2 c m3c E
2 2 2
E (m1 m2 m3 )c
猜想：
万有引力？
物理课室
一
核力及其性质
质子相互间距r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级为10-27kg，质子电量e的数量级为10-19C；万有引力常量 G的数量级为10-11，静电力常量k的数量级为109。估算库仑力与万有引力之比？
F库解： F万
2 ke2 / r 2 ke2 109 (1019） 11 2 2 2 Gm / r Gm 10 (1027 ) 2
物理课室
人教版选修3—5
§19.5 核力与结合能
1、知道核力的概念及其性质。 2、认识原子核的结合能 3、了解平均结合能。 4、会利用质能方程求解结合能。
物理课室
第四节
核力与结合能
回顾：原子核的组成
原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子． 14
10
m
提出问题：质子间存在着巨大的库伦斥力，那为什么质子没有被排斥开，反而还紧紧的结合在一起呢？

高中物理 19.5 核力与结合能教案新人教版选修3-5

19．5 核力与结合能★新课标要求（一）知识与技能1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；2．知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小；3．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。

（二）过程与方法1．会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能；2．培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。

（三）情感、态度与价值观1．使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力；2．认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。

★教学重点质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。

★教学难点结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。

★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流★教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课复习提问：氦原子核中有两个质子，质子质量为m p=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍?学生通过计算回答：两者相差1036倍问：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散?会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢?今天就来学习这方面的内容，也就是第五节：核力与结合能(板书) 点评：让学生从熟悉的库仑定律和万有引力定律出发，比较氦原子核中两个质子之间的库仑斥力与万有引力的大小，产生强烈的认知冲突,进而引入核力的概念。

（二）进行新课1．核力与四种基本相互作用(板书)点拨：20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力(库仑力是一种电磁力)。

在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。

物理选修3-5人教新课标19.5核力与结合能(42张)

典例精析一、对核力和结合能的理解例1 下列说法正确的是( ) A．核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生 B．核力可能是引力，也可能是斥力．核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起 C．质子间、中子间、质子和中子之间都有核力 D．核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多
1234
D．比结合能越大，原子核越不稳定 E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析结合能是把核子分开所需的最小能量，选项A正确；一重增大，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；
第十九章
原子核
目标定位
学案5 核力与结合能
1.了解四种基本相互作用，知道核力的性质. 2.能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因. 3.知道原子核的结合能和比结合能的概念. 4.知道什么是质量亏损，能应用质能方程进行计算．
知识探究
自我检测
一、核力与四种基本相互作用
知识探究
问题设计
要点提炼
1．结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，这就是原子核的结合能． 2．比结合能：原子核的结合能与核子数之比称为比结合能． 3．核子数较小的轻核和核子数较大的重核，比结合能较小，中等核子数的原子核，比结合能较大．当比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时会释放核能．
(1)从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻核相比比结合能有什么特点？比结合能的大小反映了什么？答案中等质量的原子核比结合能较大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，比结合能越大，原子核越稳定．
(2)比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时是吸收能量还是放出能量？答案放出能量．

高中物理人教版选修3-5教师用书：第19章+5 核力与结合能+Word版含解析

5 核力与结合能学习目标知识脉络1.了解四种基本相互作用，知道核力的特点．2．认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算．(重点)3．能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因．(难点)核力与四种基本相互作用[先填空]1．核力原子核内核子之间的相互作用力．2．核力的特点(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多．(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15_m之内．(3)核力的饱和性：每个核子只跟相邻的核子发生核力作用．3．四种基本相互作用4．原子核中质子与中子的比例(1)较轻原子核：质子数和中子数大致相等．(2)较重原子核：中子数大于质子数，越重的元素两者相差越多．[再判断]1．原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡．(×)2．核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大．(×)3．弱相互作用是引起原子核β衰变的原因．(√)[后思考]四种基本相互作用分别在不同尺度上发挥作用，将他们按照作用距离由小到大排列，应怎样排列？【提示】弱相互作用的作用距离为10－18 m，强相互作用的作用距离为10－15m，电磁力主要体现在原子、分子层面，万有引力主要在宏观和宏观尺度上发挥作用．所以顺序为：弱相互作用、强相互作用、电磁相互作用、万有引力．[合作探讨]探讨1：原子核中的质子数与中子数有怎样的数量关系？【提示】较轻的原子核(原子序数小于20)质子数与中子数大致相等，但随着原子序数的增加(原子序数大于20)，稳定原子核中的中子数大于质子数，且原子序数越大，两者相差越大．探讨2：原子核中任意两个核子之间都存在核力吗？【提示】不是．核力是短程力，只有相邻的两个核子之间才存在核力．[核心点击]1．四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用(1)引力相互作用，引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”．是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状．万有引力是长程力．(2)电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体．(3)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力．(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子－质子转变的原因．弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小．2．核力的性质(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现．(2)核力是短程力．约在10－15 m数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离为10×10－15 m时核力几乎消失．(3)核力具有饱和性．核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用．(4)核力具有电荷无关性．核力与核子电荷无关．3．原子核中质子与中子的比例关系(1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多．(2)形成原因：①若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快．所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了．②若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多．③由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．1．(多选)对核力的认识，下列说法正确的是()A．任何核子之间均存在核力B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C．核力只存在于质子之间D．核力只发生在相距1.5×10－15 m的核子之间，大于0.8×10－15 m为吸引力，而小于0.8×10－15 m为斥力【解析】由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m的核子之间存在核力，核力发生在核子之间．【答案】BD2．(多选)对原子核的组成，下列说法正确的是()A．核力可使一些中子组成原子核B．核力可使非常多的质子组成原子核C．自然界中存在只有质子的原子核D．质量较大的原子核内一定有中子【解析】由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如1H，C正确；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原1子核的稳定，故D正确.【答案】CD3．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在【解析】由稳定核的质子数与中子数的关系图像可知，质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A、B均错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故C错误，D正确．【答案】 D(1)核力是强相互作用力，只存在于相邻核子之间.(2)核力的存在与核子是否带电及电性无关.(3)原子核的稳定性与核力和库仑力的大小关系有关.[先填空]1．结合能原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能．2．比结合能原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．中等大小的核的比结合能最大，最稳定．3．质能方程物体的能量与它们质量的关系是：E＝mc2.4．质量亏损原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．[再判断]1．原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(×)2．比结合能越大，原子核越稳定．(√)3．质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系．(√)[后思考]有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？【提示】不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．[合作探讨]U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为一个静止的铀核232924.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7 u)，同时释放出一定量的核能．探讨1：铀核232U衰变过程中的质量亏损是多少？92【提示】Δm＝232.0372 u－4.002 6 u－228.028 7 u＝0.005 9 u.探讨2：核反应过程发生了质量亏损，同时释放出核能，能说这部分质量转变为能量了吗？【提示】不能．物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，并不是这部分质量消失了或转变为能量．[核心点击]1．比结合能与原子核稳定的关系(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定．(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定.(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可能释放核能．例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能．2．对质能方程和质量亏损的理解(1)质能方程质能方程：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.(2)质量亏损质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写为ΔE＝Δmc2.3．核能的计算方法(1)根据质量亏损计算①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm.②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳．(2)利用原子质量单位u和电子伏特计算根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV.其中Δm 的单位是u，ΔE的单位是MeV.4．(多选)下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核时放出能量B．原子核拆解成核子时要吸收能量C．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大D．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大【解析】核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A、B正确；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，C、D选项错误．【答案】AB5．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是()【导学号：54472085】A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是Δm【解析】一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确；如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误．【答案】ABD6．取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)【解析】组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mα结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE＝4.3×10－12 J.【答案】 4.3×10－12 J核能的两种单位(1)若以kg为质量亏损Δm的单位，则计算时应用公式ΔE＝Δmc2.(2)若以原子单位“u”为质量亏损单位，则ΔE＝Δm×931.5 MeV.(3)两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，1 MeV＝1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J。

高中物理 19.5 核力与结合能新人教版选修3-5

人教版高中物理选修3-5课件：19-5核力与结合能

高二物理人教版选修3-5第十九章 5 核力与结合能

最新人教版高中物理选修3-5：19.5 核力与结合能知识点总结及课时练习

人教版高二物理选修3-5 第十九章：19.5 核力与结合能(共36张PPT)

高中物理 19.5核力与结合能(探究导学课型)课件新人教版选修3-5

物理：19.5《核力与结合能》课件(新人教版选修3-5)

物理选修3-5_19.5核力与结合能

高中物理 19.5 核力与结合能教案新人教版选修3-5

最新人教版高中物理选修3-5第十九章核力与结合能2

最新人教版高中物理选修3-5第十九章核力与结合能1

物理选修3-5人教新课标19.5核力与结合能(42张)

最新人教版高中物理选修3-5第十九章《核力与结合能》温故知新

高中物理人教版选修3-5教师用书：第19章+5 核力与结合能+Word版含解析

高中物理 19.5 核力与结合能 新人教版选修3-5

人教版高中物理选修3-5课件：19-5核力与结合能

高二物理人教版选修3-5第十九章 5 核力与结合能

最新人教版高中物理选修3-5：19.5 核力与结合能 知识点总结及课时练习

人教版 高二物理 选修3-5 第十九章：19.5 核力与结合能(共36张PPT)

高中物理 19.5核力与结合能(探究导学课型)课件 新人教版选修3-5

物理：19.5《核力与结合能》课件(新人教版选修3-5)

物理选修3-5_19.5核力与结合能

高中物理 19.5 核力与结合能教案 新人教版选修3-5

最新人教版高中物理选修3-5第十九章核力与结合能2

最新人教版高中物理选修3-5第十九章核力与结合能1

物理选修3-5人教新课标19.5核力与结合能(42张)

最新人教版高中物理选修3-5第十九章《核力与结合能》温故知新

高中物理人教版选修3-5教师用书：第19章+5 核力与结合能+Word版含解析

高中物理 19.5 核力与结合能新人教版选修3-5

最新人教版高中物理选修3-5：19.5 核力与结合能知识点总结及课时练习

人教版高二物理选修3-5 第十九章：19.5 核力与结合能(共36张PPT)

高中物理 19.5核力与结合能(探究导学课型)课件新人教版选修3-5

高中物理 19.5 核力与结合能教案新人教版选修3-5