2013年沪科物理选修3-5课件：第5章5.1

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：选BD.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，当物体获得 一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质 量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进
行计算，所以B、D正确．
(2)每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作
用．
(3)核力与核子是否带电无关，质子与质子间、 质子与中子间、中子与中子间都存在核力作 用． (4)从力的分类看 ，核力是性质力 ，不是效果
力．
特别提醒：因为核力是短程的强相互作用力， 使原子核拆散为核子时很困难；核子结合为原 子核时也是困难的，并伴随着巨大的核能．
断是吸能反应还是放能反应，然后再根据质能
方程求能量．
【自主解答】 反 应 前 总 质 量 mN ＋ mHe ＝
18.01122 u
反应后总质量mO＋mH＝18.01269 u
因为反应中质量增加，所以此反应是吸能反应， 所吸能量为ΔE＝Δmc2
＝[(mO＋mH)－(mN＋mHe)]c2
＝(18.01269－18.01122)×931.5 MeV
29×(3×108)2
J＝2.78×10－12 J.
答案：7Li＋1H→24He 3 1 2
2.78×10
－12
它们之间可以互相转化
B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正 比关系，可以用物体的质量作为它所蕴含能量 的量度 C．核反应中出现的“质量亏损”是消失的质量转
化为能量
D．因在核反应中产生能量，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
【思路点拨】
爱因斯坦质能方程是质能相当
即时应用(即时突破，小试牛刀) 1．关于核力的说法正确的是( 用 ) A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作
B．核力就是电磁力
C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之 内 D．核力与电荷有关
解析：选C.核力是短程力，超过1.5×10－15m， 核力急剧下降，几乎消失，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．
二、结合能
1．对结合能的理解
原子核的核子间存在强大的核力，使得原子核 成为一个坚固的集合体，要把原子核中的核子 拆散，就得克服核力而做巨大的功；反之，要 把核子集合成一个原子核，则能放出巨大的能
量．结合能并不是由于核子结合成原子核而具
有的能量，而是为了把核子分开而需要的能 量．结合能越大，把核子分开而需要的能量就 越多，原子核越稳定．
关系，不是质量与能量的转化关系．
【精讲精析】 E＝mc2说明能量与质量之间存 在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系， 并不是说明了能量与质量之间存在相互转化的 关系，故A项错误，而B项正确．核反应中的“ 质量亏损”并不是质量消失，实际上是从静止 的质量变成运动的质量，并不是质量转变为能 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，在核反应前后只是物质由静 质量变为动质量，故D错误． 【答案】 B
(2)用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，因1 u相当于
931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是
“u”，ΔE的单位是“MeV”．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．关于质能方程，下列哪些说法是正确的(
量转化为能量
)
A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质 B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增 加一定值
2．核能的计算 根据爱因斯坦的质能方程，核反应中释放的核
能的计算式为质量相对应的能量．
特别提醒：核能计算时可用两种单位表示 (1) 用 ΔE ＝ Δmc2 计 算 ， 计 算 时 Δm 的 单 位 是
“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
【精讲精析】
由核力的特点知道，只有相距
1.5×10－15m的核子之间存在核力，核力发生在
质子与质子、质子与中子之间，由此知A错B对，
核子结合成原子核时放出能量，C错．由质能方
程知D对．
【答案】 BD
对爱因斯坦质能方程的理解
例2 下列说法中，正确的是(
)
A．爱因斯坦质能方程反映了物体质量就是能量，
＝1.37 MeV.
【答案】 吸能 1.37 MeV
【方法总结】核反应中是释放能量还是吸收能 量取决于质量亏损是减小还是增加．
变式训练
一个锂核(7Li)受到一个质子 3
轰击，变成两个 α 粒子，这一过程的核 反应方程是____________．已知一个氢 原子质量为 1.6736×10
－27
kg， 一个锂原 kg， 上述反
核能的计算
例3
已知氮核质量 mN＝14.00735 u， 氧
核质量 mO＝17.00454 u，氦核质量 mHe ＝4.00387 u， 质子质量 mH＝1.00815 u， 试判断核反应：147N＋4He→17O＋1H 是 2 8 1 吸能反应还是放能反应，能量变化多 少？
【思路点拨】
首先比较反应前后的总质量判
遵守爱因斯坦质能方程：E＝mc2，核能的计算
ΔE＝Δmc2 公式为：________，其中Δm是质量亏损．
吸收 如果核反应后质量增加Δm，就意味着____ΔE
的能量，如果反应后质量减少Δm，就意味着
放出 ____ΔE的能量
思考感悟 为什么不用核力做功的多少计算结合能？
提示：尽管人们认识到相邻核子间存在核
5．1 核能来自何方
课标定位
课前自主学案
5．1
核心要点突破
课堂互动讲练 知能优化训练
课标定位
学习目标：1.知道核力是只存在于相邻核子 间的短程力． 2．掌握结合能的概念． 3．理解爱因斯坦的质能方程． 重点难点：原子核的结合能及质能方程．
课前自主学案
一、强大的核力 组成原子核的核子之间有很强的相互作用力， 使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一 核力 起，这种力称为____．核力是一种强相互作 库仑力 用力，在它的作用范围内比_______大的多； 短程力 核力是种_______，作用范围仅局限于 1.5×10－15 m，在大于0.8×10－15 m时表现 为引力，超过1.5×10－15 m，核力急剧下降 为零；而距离小于0.8×10－15 m时，核力为 斥力．
力．但核力存在的规律还不能像库仑力那样准
确的表示．所以无法计算核力的功，也就无法
用核力做功的多少计算结合能了．
核心要点突破
一、对核力的认识 1．核力的概念 组成原子核的核子间的很强的相互作用力， 在它的作用范围内，核力比库仑力大得多． 2．核力的特点 (1)核力是短程力，作用范围在2.0×10－15m 之内．核力在大于0.5×10－15m时表现为吸引 力，且随距离增大而减小，超过2.0×10－15m， 核力急剧下降几乎消失；而在距离小于 0.5×10－15m，核力表现为斥力，因此核子不 会融合在一起．
二、什么叫结合能 核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解 成核子时吸收的能量称为原子核的_______． 结合能 核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量 平均结合能 叫做___________ (或是结合能与核子数的比值， 又叫比结合能)．平均结合能越大的原子核越稳 定．
三、如何计算结合能 组成原子核的核子的总质量与原子核的质量之 质量亏损 差叫做核的________．或理解为核反应前与反 应后的总质量之差．质量亏损与能量间的关系
子的质量是 11.6505×10－27 kg，一个氦 原子的质量是 6.6466×10
－27
应所释放的能量为________J.
解析：先计算质量亏损： Δm＝11.6505×10 －27 kg＋1.6736×10－27 kg
－2×6.6466×10－27 kg＝3.09×10－29kg.
由质能方程：ΔE＝Δmc2＝3.09×10－
课堂互动讲练
对核力与结合能的认识
例1 下列说法正确的是(
)
A．核力广泛存在于自然界中的核子之间 B．核力只发生在相距1.5×10－15m的核子之间， 大于0.8×10 － 15m为吸引力，而小于0.8×10 －
15m为斥力
C．核子结合成原子核时，需吸收能量
D．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时， 吸收的能量是一个恒定值