高二下学期物理人教版选择性必修第三册课件：5.3核力与结合能
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得(2)越 牢固中,等原大子小核越的稳核定的。比结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大),这些核
组这成种原 作⑥子用核称的为短核强子程越多,它力的。结合能就越大。
1相|互核作力用与。四种基本相互作用 组原成子原 核子是核的子核凭子借越⑦多,核它力的结结合合能在就一越起大构。成的,要把它们分开,也需要⑧ 能量 质,能这方就程是E原=m子c核2表的明结了合质能量。与能量间的一种对应关系。 原提子示核 :原的子结核合中能粒就子是所核受子的结万合有成引原力子远核小时于需电要磁的力能,不量可。能达到平衡。 比提结示合 :原能子越核大内,原的子质核子越是稳靠定核。力来抗衡库仑斥力的。 质能方程E揭=m示c了2表明了质量与能量间的一种对应关系。 质量亏 和损能并量不的是不这可部分分割质性量,建转立变了为这能两量个。属性在数值上的关系,但不等于这两个量 质可量以亏 相损互并转不化是。这部分质量转变为能量。 质原量子亏 核损的并结不合是能这=原部子分核质的量比转结变合为能能×量核。子数。 比质结能合 方能程越E=m大c,2原表子明核了中质核量子与结能合量得间越的牢一固种,原对子应核关越系。 稳定 。 (2)质 能方中程等E大=m小c2说的明核一的定比的结质合量能总最是大跟(平一均定每的个能核量子相的联质系量的亏。损最大),这些核 参量与亏核 损反表应明的,的粒确子存所在组着成原的子系核统的,在核反结应合过能程。中的动量和能量是守恒的,因此,利 用核动反量 应和过能程量发守生恒了可质以量计亏算损出,同核时能释的放变出化核。能,能说这部分质量转变为能量了吗? 情⑥境短程原子力核。的核子之间存在着巨大的核力,使小小的原子核蕴藏巨大的能量。 质比能结方 合程能E越=m大c,2原表子明核了越质稳量定与。能量间的一种对应关系。 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? 反过来,4个核子结合成氦原子核要放出能量。
组成原子核的核子越多,它的结合能就越大。 提示:原子核的结合能就是核子结合成原子核时释放的能量。 原子核的结合能=原子核的比结合能×核子数。
提原示子:核质情的能结方境合程能E==m原原c2子子表核明核的了比的一结定核合质能子量×与核之一子间定数能。存量相在对着应。巨大的核力,使小小的原子核蕴藏巨大的能量。 是参不与是 核如从反任应图何的,一粒氦种子原核所反组子应成核中的都系是能统由获,在得核两能反个量应?过质程子中的和动两量和个能中量是子守凭恒的借,因核此力,利 结合在一起的,要把它们分开,需 用( 动✕量要和) 能吸量收守恒能可量以计。算反出核过能来的变,4化个。 核子结合成氦原子核要放出能量。
第1讲 描述运动的基本概念
质量亏损并不是这部分质量转变为能量。 (2) 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 量这亏个损 能表量明也,是的核确子存结在合着成原原子子核核的而⑨ 结释合放能 的。能 原 量子。核的结合能=原子核的比结合能×核子数。
提原组组示子成成:核 原 原原(的子子子2核核)核核的的中核核结力粒子子合子的越越能所多多特受与,,它它的点的的万结结:有距核合合引子离能能力数就就远增越越小之大大大于比。。电时,叫磁作,力强比,不结相可合能互能达,作也到叫平用作衡急平。均剧结⑤合能。减小 ,它的作用范围只有约 核提质反示能应 :方比1过程结0程E合-=1m发5能cm生2越表了,大即明质,原了原量子质亏子核量损越与核,同稳能时的定量释。间大放的出小一核种,能超对,能应过说关这这系部。个分界质量限转,变这为种能量相了互吗?作用实际上已经不存在了,它是
质量亏损与质能方程 (1)质量亏损,并不是质量消失。 (2)质能方程E=mc2说明一定的质量总是跟一定的能量相联系的。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,但不等于这两个量 可以相互转化。 (3)根据质能方程,物体的总能量与其质量成正比。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,这时质能方程也写作ΔE=Δmc2。
第1讲 描述运动的基本概念
3 核力与结合能
1.了解四种基本相互作用,知道核力的特点。 2.理解结合能和比结合能的概念。 3.知道质量亏损,理解爱因斯坦质能方程并能进行有关核能的计算。
第1讲 描述运动的基本概念
1 | 核力与四种基本相互作用 1.四种基本相互作用
更短
2.核力及核力的特点 (1)核力:原子核中的② 核子 之间存在一种③ 很强 的相互作用,即存在一种 核力,它使得核子紧密地④ 结合 在一起,形成稳定的原子核。这种作用称为强 相互作用。
第1讲 描述运动的基本概念
6.原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量。 ( ✕ ) 提示:原子核的结合能就是核子结合成原子核时释放的能量。 7.组成原子核的核子越多,它的结合能就越大。 ( √ ) 8.结合能越大,核子结合得越牢固,原子核越稳定。 ( ✕ ) 提示:比结合能越大,原子核越稳定。 9.比结合能越大,原子核越稳定。 ( √ )
第1讲 描述运动的基本概念
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
1.原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡。 ( ✕ ) 提示:原子核中粒子所受的万有引力远小于电磁力,不可能达到平衡。 2.核力是强相互作用,在任何情况下都比库仑力大。 ( ✕ ) 提示:核子间距离超过10-15 m,核力消失。 3.原子核内的质子是靠万有引力来抗衡库仑斥力的。 ( ✕ ) 提示:原子核内的质子是靠核力来抗衡库仑斥力的。 4.弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。 ( √ ) 5.质能方程E=mc2表明了质量与能量间的一种对应关系。 ( √ ) 提示:质能方程E=mc2表明了一定质量与一定能量相对应。
第1讲 描述运动的基本概念
2 | 结合能 1.结合能 原子核是核子凭借⑦ 核力 结合在一起构成的,要把它们分开,也需要⑧ 能量
,这就是原子核的结合能。这个能量也是核子结合成原子核而⑨ 释放 的能 量。组成原子核的核子越多,它的结合能越⑩ 大 。 2.比结合能 原子核的 结合能 与 核子数 之比,叫作比结合能,也叫作平均结合能。 比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越 稳定 。
第1讲 描述运动的基本概念
(2) 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 1 | 核力与四种基本相互作用 提示:原子核中粒子所受的万有引力远小于电磁力,不可能达到平衡。
物加体;质质量量减增少加,总,则能总量能|也量随结随之之合减增少能,这和时质质能量方亏程也损写作ΔE=Δmc2。
第1讲 描述运动的基本概念
问题 1.是不是从任何一种核反应中都能获得能量? 提示:不是。有的核反应需要吸收能量。 2.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,原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,即发生了质量亏 损。 3.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。质量亏损并不是这部分质量转变为能量。
第1讲 描述运动的基本概念
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,原子核中核子结合 得越牢固,原子核越稳定。 (2)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。
第1讲 描述运动的基本概念
计算核能的方法 (1)根据质量亏损计算核能 先计算质量亏损Δm:根据核反应方程,计算核反应前后的质量亏损Δm。 再计算核能ΔE:若Δm的单位是千克,则应用ΔE=Δmc2计算核能,ΔE的单位是焦耳;若 Δm的单位是u,则应用ΔE=Δm×931.5 MeV计算核能,ΔE的单位是MeV。 (2)根据能量守恒和动量守恒来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的,因此,利 用动量和能量守恒可以计算出核能的变化。 (3)利用比结合能来计算核能 原子核的结合能=原子核的比结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核 的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或 吸收)的核能。
情境 原子核的核子之量。
进入20当世纪核以反后,核应能发已成生为时能源,要家族吸中收重要或的放一员出。大量的能量。在有质量亏损的核反应当中,放出能
质能方程E=mc2表明了质量与能量间的一种对应关系。
参用与动核 量量反和应能。的量进粒守子恒入所可2组以0成计世的算纪系出统核以能,在后的核变反,核化应。过能程已中的成动为量和能能源量是家守族恒的中,因重此要,利 的一员。
第1讲 描述运动的基本概念
3 | 质量亏损 1.爱因斯坦质能方程: E=mc2 。 2.质量亏损 原子核的质量 小于 组成它的核子的质量之和,这个现象叫作质量亏损。质 量亏损表明,的确存在着原子核的 结合能 。 3.比结合能的特点 (1)不同原子核的 比结合能 是不一样的。 (2) 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。
如图,氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的,要把它们分开,需 要吸收能量。 (2)质能方程E=mc2说明一定的质量总是跟一定的能量相联系的。 (1)不同原子核的 比结合能 是不一样的。 核力是强相互作用,在任何情况下都比库仑力大。 比结合能越大,原子核越稳定。 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?
组这成种原 作⑥子用核称的为短核强子程越多,它力的。结合能就越大。
1相|互核作力用与。四种基本相互作用 组原成子原 核子是核的子核凭子借越⑦多,核它力的结结合合能在就一越起大构。成的,要把它们分开,也需要⑧ 能量 质,能这方就程是E原=m子c核2表的明结了合质能量。与能量间的一种对应关系。 原提子示核 :原的子结核合中能粒就子是所核受子的结万合有成引原力子远核小时于需电要磁的力能,不量可。能达到平衡。 比提结示合 :原能子越核大内,原的子质核子越是稳靠定核。力来抗衡库仑斥力的。 质能方程E揭=m示c了2表明了质量与能量间的一种对应关系。 质量亏 和损能并量不的是不这可部分分割质性量,建转立变了为这能两量个。属性在数值上的关系,但不等于这两个量 质可量以亏 相损互并转不化是。这部分质量转变为能量。 质原量子亏 核损的并结不合是能这=原部子分核质的量比转结变合为能能×量核。子数。 比质结能合 方能程越E=m大c,2原表子明核了中质核量子与结能合量得间越的牢一固种,原对子应核关越系。 稳定 。 (2)质 能方中程等E大=m小c2说的明核一的定比的结质合量能总最是大跟(平一均定每的个能核量子相的联质系量的亏。损最大),这些核 参量与亏核 损反表应明的,的粒确子存所在组着成原的子系核统的,在核反结应合过能程。中的动量和能量是守恒的,因此,利 用核动反量 应和过能程量发守生恒了可质以量计亏算损出,同核时能释的放变出化核。能,能说这部分质量转变为能量了吗? 情⑥境短程原子力核。的核子之间存在着巨大的核力,使小小的原子核蕴藏巨大的能量。 质比能结方 合程能E越=m大c,2原表子明核了越质稳量定与。能量间的一种对应关系。 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? 反过来,4个核子结合成氦原子核要放出能量。
组成原子核的核子越多,它的结合能就越大。 提示:原子核的结合能就是核子结合成原子核时释放的能量。 原子核的结合能=原子核的比结合能×核子数。
提原示子:核质情的能结方境合程能E==m原原c2子子表核明核的了比的一结定核合质能子量×与核之一子间定数能。存量相在对着应。巨大的核力,使小小的原子核蕴藏巨大的能量。 是参不与是 核如从反任应图何的,一粒氦种子原核所反组子应成核中的都系是能统由获,在得核两能反个量应?过质程子中的和动两量和个能中量是子守凭恒的借,因核此力,利 结合在一起的,要把它们分开,需 用( 动✕量要和) 能吸量收守恒能可量以计。算反出核过能来的变,4化个。 核子结合成氦原子核要放出能量。
第1讲 描述运动的基本概念
质量亏损并不是这部分质量转变为能量。 (2) 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 量这亏个损 能表量明也,是的核确子存结在合着成原原子子核核的而⑨ 结释合放能 的。能 原 量子。核的结合能=原子核的比结合能×核子数。
提原组组示子成成:核 原 原原(的子子子2核核)核核的的中核核结力粒子子合子的越越能所多多特受与,,它它的点的的万结结:有距核合合引子离能能力数就就远增越越小之大大大于比。。电时,叫磁作,力强比,不结相可合能互能达,作也到叫平用作衡急平。均剧结⑤合能。减小 ,它的作用范围只有约 核提质反示能应 :方比1过程结0程E合-=1m发5能cm生2越表了,大即明质,原了原量子质亏子核量损越与核,同稳能时的定量释。间大放的出小一核种,能超对,能应过说关这这系部。个分界质量限转,变这为种能量相了互吗?作用实际上已经不存在了,它是
质量亏损与质能方程 (1)质量亏损,并不是质量消失。 (2)质能方程E=mc2说明一定的质量总是跟一定的能量相联系的。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,但不等于这两个量 可以相互转化。 (3)根据质能方程,物体的总能量与其质量成正比。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,这时质能方程也写作ΔE=Δmc2。
第1讲 描述运动的基本概念
3 核力与结合能
1.了解四种基本相互作用,知道核力的特点。 2.理解结合能和比结合能的概念。 3.知道质量亏损,理解爱因斯坦质能方程并能进行有关核能的计算。
第1讲 描述运动的基本概念
1 | 核力与四种基本相互作用 1.四种基本相互作用
更短
2.核力及核力的特点 (1)核力:原子核中的② 核子 之间存在一种③ 很强 的相互作用,即存在一种 核力,它使得核子紧密地④ 结合 在一起,形成稳定的原子核。这种作用称为强 相互作用。
第1讲 描述运动的基本概念
6.原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量。 ( ✕ ) 提示:原子核的结合能就是核子结合成原子核时释放的能量。 7.组成原子核的核子越多,它的结合能就越大。 ( √ ) 8.结合能越大,核子结合得越牢固,原子核越稳定。 ( ✕ ) 提示:比结合能越大,原子核越稳定。 9.比结合能越大,原子核越稳定。 ( √ )
第1讲 描述运动的基本概念
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
1.原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡。 ( ✕ ) 提示:原子核中粒子所受的万有引力远小于电磁力,不可能达到平衡。 2.核力是强相互作用,在任何情况下都比库仑力大。 ( ✕ ) 提示:核子间距离超过10-15 m,核力消失。 3.原子核内的质子是靠万有引力来抗衡库仑斥力的。 ( ✕ ) 提示:原子核内的质子是靠核力来抗衡库仑斥力的。 4.弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。 ( √ ) 5.质能方程E=mc2表明了质量与能量间的一种对应关系。 ( √ ) 提示:质能方程E=mc2表明了一定质量与一定能量相对应。
第1讲 描述运动的基本概念
2 | 结合能 1.结合能 原子核是核子凭借⑦ 核力 结合在一起构成的,要把它们分开,也需要⑧ 能量
,这就是原子核的结合能。这个能量也是核子结合成原子核而⑨ 释放 的能 量。组成原子核的核子越多,它的结合能越⑩ 大 。 2.比结合能 原子核的 结合能 与 核子数 之比,叫作比结合能,也叫作平均结合能。 比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越 稳定 。
第1讲 描述运动的基本概念
(2) 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 1 | 核力与四种基本相互作用 提示:原子核中粒子所受的万有引力远小于电磁力,不可能达到平衡。
物加体;质质量量减增少加,总,则能总量能|也量随结随之之合减增少能,这和时质质能量方亏程也损写作ΔE=Δmc2。
第1讲 描述运动的基本概念
问题 1.是不是从任何一种核反应中都能获得能量? 提示:不是。有的核反应需要吸收能量。 2.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,原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,即发生了质量亏 损。 3.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。质量亏损并不是这部分质量转变为能量。
第1讲 描述运动的基本概念
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,原子核中核子结合 得越牢固,原子核越稳定。 (2)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。
第1讲 描述运动的基本概念
计算核能的方法 (1)根据质量亏损计算核能 先计算质量亏损Δm:根据核反应方程,计算核反应前后的质量亏损Δm。 再计算核能ΔE:若Δm的单位是千克,则应用ΔE=Δmc2计算核能,ΔE的单位是焦耳;若 Δm的单位是u,则应用ΔE=Δm×931.5 MeV计算核能,ΔE的单位是MeV。 (2)根据能量守恒和动量守恒来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的,因此,利 用动量和能量守恒可以计算出核能的变化。 (3)利用比结合能来计算核能 原子核的结合能=原子核的比结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核 的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或 吸收)的核能。
情境 原子核的核子之量。
进入20当世纪核以反后,核应能发已成生为时能源,要家族吸中收重要或的放一员出。大量的能量。在有质量亏损的核反应当中,放出能
质能方程E=mc2表明了质量与能量间的一种对应关系。
参用与动核 量量反和应能。的量进粒守子恒入所可2组以0成计世的算纪系出统核以能,在后的核变反,核化应。过能程已中的成动为量和能能源量是家守族恒的中,因重此要,利 的一员。
第1讲 描述运动的基本概念
3 | 质量亏损 1.爱因斯坦质能方程: E=mc2 。 2.质量亏损 原子核的质量 小于 组成它的核子的质量之和,这个现象叫作质量亏损。质 量亏损表明,的确存在着原子核的 结合能 。 3.比结合能的特点 (1)不同原子核的 比结合能 是不一样的。 (2) 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。
如图,氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的,要把它们分开,需 要吸收能量。 (2)质能方程E=mc2说明一定的质量总是跟一定的能量相联系的。 (1)不同原子核的 比结合能 是不一样的。 核力是强相互作用,在任何情况下都比库仑力大。 比结合能越大,原子核越稳定。 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?