核力与结合能(公开课)

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高中物理 第5节 核力与结合能课件 新人教版选修35

高中物理 第5节 核力与结合能课件 新人教版选修35

能.物理学家们研究了质子、中子和氘核之间的质量关 目

系,发现氘核虽然是由一个中子和一个质子组成的,但 接 氘核的质量要比中子和质子的质量之和要小一些.我们 把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫作核 的质量亏损.根据(gēnjù)质量亏损可以计算核能.
第二十六页,共38页。
3.核能的计算方法.
时,其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能,
选项E错误.对于(duìyú)这类选择题,可应用学过的知识
分析各个选项,迅速得出答案.
答案:ABC
第二十四页,共38页。
4 质量(zhìliàng)亏损
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.
减小,使核力不足以克服质子的库仑斥力核,力使的原饱子和性核不稳
定,可见原子核的粒子数不能无限多的原因是
第八页,共38页。
3.结合能.
由核子结合成原子核要放出能量,这就是原子核
的____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, 栏
D.比结合能越大,原子核越不稳定
第二十三页,共38页。
变式
迁移
E.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应(duìyìng) 的能量小于该原子核的结合能
解析:本题考查原子核物理的结合能及其相关知识点,
意在考查考生综合应用知识分析问题的能力.比结合能
栏 目

越大,原子核越稳定,选项D错误.自由核子组成原子核 接
方程为:γ+12H→11H+10n.反过来,使一个质子和一个中

核力与结合能(公开课)

核力与结合能(公开课)

试验值: 2.22Mev 理论值: Δm=(mn+mp-m氘)=0.0039 ×10-27kg
ΔE = Δmc = 0.0039 10
2 -27
(3.0× 10 ) 3.5110
8 2
13
J
3.511013 Mev 2.19Mev 19 6 1.6 10 10
物理 课室
(距离大于1.5×10-15m时核力迅速减小到零)
物理 课室

结合能
要将原子核拆散成单个核子,一定需要吸收巨 大的能量。 根据功能关系,理由是什么?
物理 课室

结合能
H H n
2 1 1 1 1 0
1 1
H n H
1 0 2 1
当光子能量等于或 大于2.22MeV时, 这个反应才会发生
物理 课室

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
2
E mc
2
计算结合能时,先计算 质量亏损Δ m,在带入 质能方程求出结合能
物理 课室

质能方程 E=mc2
1 0
n H H
1 1 2 1
反应前质量/kg
mn 1.6749×10-27 mp 1.6726×10-27 总质量 3.3475 ×10-27
反应后质量/kg
m氘 总质量 3.3436×10-27 3.3436×10-27

5-3核力与结合能(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册

5-3核力与结合能(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
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。
练习、下列有关质能方程的说法中,正确的是(

B
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=mc2可知,能量与质量之间存在着正比关系,可以用物体的质
量作为它所蕴藏的能量的量度
比结合能不一定小。
(2)判断原子核稳定性,比较比结合能的大小,而不是比较结合
能的大小,比结合能越大,原子核越稳定。
(3)核的大小与原子核稳定的关系方面:中等大小核的比结合能
最大、原子核最稳定。
练习、(多选)对结合能、比结合能的认识,下列说法正确
的是(
)
A.核子结合为原子核时,一定释放能量
B.核子结合为原子核时,可能吸收能量
5.3 核力与结合能
学习目标
1、知道核力的概念和特点,了解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原子序数的增大而减小
3、知道并理解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,能应用爱因斯坦质能方程进行计算。
一、核力与四种基本相互作用
1、核力
(1)定义:使核子紧密地结合在一起,形成稳定的原子核的力
算,即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV.(1 u相当于931.5
MeV)
3、利用比结合能来计算核能
原子核的结合能=核子的比结合能×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,
就是该核反应所释放(或吸收)的核能.
练习、一个锂核( 73Li
)受到一个质子的轰击,变成两个α粒子.已知

核力与结合能 说课稿 教案

核力与结合能 说课稿  教案

爱因斯坦著名的质能方程E=mc²,E表示能量,m代表质量,而c
四.质量亏损:原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和,这
种现象叫做质量亏损
1.质能方程:
①理解:a 物体具有的能量与物体的质量成正比. b 质量减少了物体具有的能量也就减
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 三.结合能:原子核分解成核子时吸收
的能量或核子结合成原子
核时放出的能量叫做原子
核的结合能. 2E mc =2mc E ∆=∆。

《核力与结合能》课件2

《核力与结合能》课件2
答案:B
迁移训练 1 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
答案:B
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
和动量守恒的要求。
作用都是短程力,作用范围在 10-15 m 和 10-18 m 之内,在这个距离上分子
力不存在。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。
1.核力是强相互作用,在其作用范围内比库仑力大,但其作用距离
很小,属短程力,而且每个核子只跟相邻核子发生核力作用。
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。
一、核力与四种相互作用
活动与探究
1.目前物理学家提出自然界中有哪四种相互作用?这四种相互作用
在作用距离上有什么不同?
答案:四种基本相互作用
2.在宇宙演化的进程中,各种粒子有机会进行各种组合,但为什么
5
核力与结合能
1.能说出四种基本相互作用,记住核力的性质。
学习目标
2.认识原子核的结合能及质量亏损,能用质能方程进行有关的计
算。
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。
重点难点
重点:结合能和比结合能。
难点:结合能的计算。
一、核力与四种基本相互作用
1.什么是核力

5.3 核力与结合能(教学课件)-高中物理人教版(2019)选择性必修第三册

5.3 核力与结合能(教学课件)-高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物—夸克的相互作用。
2.四种相互作用 (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。
E
3.5110 1.60 10
13 19
eV
2eV
氘核的比结合能为
2.19MeV 1.10MeV 2
有关问题的理解和注意事项 第一、 核反应过程中,核子结合成原子核时,新核质量小于核子的 质量(质量亏损),同时以光子形式释放核能;原子核分解为核子时, 需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量。
练一练
1.下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的有( D ) 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
(3)强相互作用:在原子核内,强相互作用将核子束缚在一起,强力是短程力。
p
nn
(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,作用强度则比电磁力小。
3.四种基本相互作用的比较
四种基本相互作用按强度来排列,顺序是:强相互作用、电磁相互作用、 弱相互作用、引力相互作用 尽管四种相互作用存在巨大的差别,物理学家们在努力寻求力的统一。 近年来,在弱作用和电磁作用的统一方面,已经取得成功。 实验已经证明:正如电和磁是电磁作用的两种不同表现一样,弱作用和 电磁作用也只不过是统一的弱电相互作用的两种不同表现而已。弱电统 一的成就促进了强、电、弱三种作用统一起来的大统一的研究。

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3.四种基本相互作用:
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二、结合能与质量亏损 1.结合能和比结合能: (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(平均结合能):原子核的结合能与_核__子__数__之比称为比结合能。比结 合能_越__大__,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,_中__等__大__小__的核的比结合 能最大、最稳定。
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2.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。 (3)核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm,与它们在互相结合过程中放出 的能量ΔE的关系是_Δ__E_=_Δ__m_·__c_2 。
【典例示范】
关于相互作用,下列说法正确的是
()
A.地球对较近的月球有引力的作用,对遥远的火星则没有引力作用
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一 核力与四种基本相互作用 1.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时起作用。 (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。

核力与结合能(高中物理教学课件)完整版3

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宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等等,都起源于这些 电荷之间的电磁相互作用。同样距离的情况下比万有引力强1035倍。
③强相互作用:核力、强力
原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用,它使得核子紧密
地结合在一起,形成稳定的原子核。强相互作短用程的作力用范围只有
约10-15m,只有相邻核子之间才有强相互作用。
④弱相互作用:弱力
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。弱相互作用力程比强相互作用更短,只有10-18m。
二.结合能
宏观上:物体要脱离中心天体的束缚,需要能量。例如 宇宙飞船要脱离地球束缚需要达到11.2km/s的速度。 微观上:电离(电子脱离原子核的束缚)也需要能量, 那个能量就是逸出功。可以通过碰撞、施加电场、吸收 光子等途径使它得到相应的能量。 如果要把原子核里面的核子分开,同样需要能量,这个 能量叫结合能。
三.质量亏损 例1.已知中子的质量mn为1.6749×10-27kg,质子的 质量mp为1.6726 ×10-27kg,氘核的质量mD为 3.3436×10-27kg,求氘核的比结合能。
解:质量亏损m mp mn - mD 3.9 1030 kg
结合能E mc2 3.511013 J
核物理中用电子伏特做能量单位:1eV 1.61019 J
1.质能方程:爱因斯坦给出的表示物体的能量与 它的质量的关系方程
E=mc2或者∆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。
注意: ①质量亏损表明原子核存在结合能。 ②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,这部分质量并没有消失或转化为能量,减少的静止质 量转化为和辐射能量有关的运动质量。 ③在核反应中仍然遵守能量守恒定律、质量守恒定律。 ④质量是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。

核力与结合能课件高二下学期物理人教版选择性

核力与结合能课件高二下学期物理人教版选择性

m (m m ) m (2 1.6726 21.6749 6.6467) 102合能 E mc2 4.831029 (3.00 108 )2 J 4.347 1012 J
比结合能 E 1.09 1012 J=6.79MeV A
体会:核反应中的质量亏损并非质量消失,而是减少的质量以能量形式释放出去 。
高中物理
四.质量亏损
原子核的比结合能曲
理解比结合能曲线:
1 比结合能的大小反映核的稳定程度; 2中等质量数的原子核,比结合能大, 表 明中等核最稳定; 3质量数较小的轻核和质量数较大的 重 核,比结合能都比较小。
启示:核能释放的途径
把轻核聚合成质量较大的核,或把重核 分裂成中等质量的核,核子的比结合能都 会增加,即:核子将发生新的质量亏损, 伴随核能的释放。
衰变方程:226
88
Ra
222 86
Rn+
4 2
He
质量亏损:m (226.0254 222.0175 4.0026)u=0.0053u
释放能量:E mc2 =0.0053931.5MeV=4.937MeV
核能的计算:E mc2
1 若Δm以kg为单位,ΔE以J为单位; 2 若Δm以u为单位,ΔE以MeV为单位,数值上等于质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 。
E mc2 1.66061027 (2.9979108 )2J 1.4924 1010 J =931.5MeV
高中物理
例题.
已知22868
Ra
、222 86
Rn
、4 2
He的原子量分别为226.0254、222.0175、4.0026,

226 88
Ra在α衰变中放出的能量。已知1u相当于931.5MeV的能量。

高中物理 第19章 原子核 第5节 核力与结合能课件5高二选修35物理课件

高中物理 第19章 原子核 第5节 核力与结合能课件5高二选修35物理课件

12/8/2021
第八页,共六十四页。
3.质量亏损
(1)爱因斯坦质能方程(fāngchéng):_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. (3)若在核反应前后质量亏损为Δm,则核反应释放的核 能ΔE=_______.Δmc2
12/8/2021
第四页,共六十四页。
2.四种(sìzhǒnɡ)基本相互作用
更短
电磁力 万有引力(wàn yǒu yǐnlì)
12/8/2021
第五页,共六十四页。
要点二 原子核中质子与中子(zhōngzǐ)的比例
原子核由质子和中子组成(zǔ chénɡ),较轻的原子核,质子数
与 中 子 数 ___大__致_(_dà_zh_ì)相__等_ , 但 对 于 较 重 的 原 子 核 , 中 子 数 ___大__于___质子数,越重的元素,____相__差__越__大__.这是因为核
大,原子核就越难拆开,表示该核就越稳定.
(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.
12/8/2021
第二十五页,共六十四页。
(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,就可释放核能,例如(lìrú),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.
要点一 核力与四种(sìzhǒnɡ)基本相互作用
核力 1.
(hélì)
(1)原子核内___核__子_(_hé_zǐ)之间的相互作用力.
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2 1
2 4 1 H 1 H 2 He 0 n
目标检测
2、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量, 设氘核的质量为m1,氚核的质量为m2,氦核的 质量为m3,中子的质量为m4,则反应过程中释放的 能量为: ( ) C
E mc
2
2 ( m m m ) c 2 3 A、 1
2 ( m m m m ) c C、 1 2 3 4
1、概念: 核力:相邻的核子之间存在的强相互作用力。 2、核力的性质 (1)核力是强相互作用力;在原子核尺度内, 核力比库仑力大得多。 (2)核力是短程力,作用范围在1.5×10-15m之 内。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,在小于0.8×10-15m,核 力表现为斥力。 (3)每个核子只跟邻近的核子发生核力作用 (饱和性)。 (4) 核力具有电荷无关性。

核力及其性质
二、原子核中质子与中子的比例
自然界中较轻的原子 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 元素,两者相差越多。
为什么会这样呢?
核越来越大,有些核子间的距离越来越远。随着
距离的增加,核力与电磁力都会减小,但核力减
小得更快。所以,原子核大到一定程度时,相距
3.3436×10-27
在物理上,原子核的质量总是小于组成该核的全部核子 独自存在时的总质量,这两者的差额叫做质量亏损
原子核的结合能会不会与质量 亏损有关呢?你的依据是什么?
四 质能方程 E=mc2
对质能方程理解E=mc2的理解
(1) 物体具有的能量跟它的质量存在着简单正比 关系. (2)任何质量为m的物体都具有大小相当于mc2 的能量。任何一部分能量也都与一定的质量向对 应。 (3)物体的质量发生变化,相对应的能量也会 变化。

1 1 1 0
质量亏损
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
2
E m c
2、质能方程揭示了质量与能量的不可分割性, 方程建立了这两个属性在数值上的关系。决不 是这两个量相互转化。
(2)关系式ΔE=Δmc2中的质量亏损表明在核反应时 质量不守恒。

质量亏损 E=mc2
H 0 n1 H
m2 m3
ΔE
【讨论与交流】 下面说法是否正确。并说明理由。
(2)关系式ΔE=Δmc2中的质量亏损表明在核反应时 质量不守恒。 1 1 2
物理 课室
4)规律:较轻核和较重核的核子平均结合能较小, 稳定性较差;中等质量Hale Waihona Puke 的核子平均结合能较大, 稳定性较好。

质量亏损 E=mc2
1 0
如何求解原子核的结合能?
n H H
1 1 2 1
反应前质量/kg
反应后质量/kg
3.3436×10-27
mn 1.6749×10-27 m氘 - 27 mp 1.6726×10 总质量 3.3475 ×10-27 总质量
第五节 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. 15
10
m
提出问题:质子间存在着巨 大的库仑斥力,那为什么质 子没有被排斥开,反而还紧 紧的结合在一起呢?
猜想:
万有引力?

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?
2 ( m m m ) c B、 1 2 4
2 ( m m m m ) c D、 3 4 1 2
核反应方程为:
2 1
H H He n
3 1 4 2 1 0
目标检测(拓展)
3、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核, 同时辐射一个γ 光子。已知质子、中子、氘核的 质量分别为m1、m2、m3,普朗克常数为h,真空中 的光速为c,下列说法正确的是( )
1 3 H n A、核反应方程是 0 1H 1 1
B
B、聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3 C、辐射出的γ光子的能量Δ E=(m3-m1-m2)c2 h D、 γ光子的波长 2 (m1 m2 m3 )c
F库 解: F万
2 ke2 / r 2 ke2 109 (1019) 11 2 2 2 Gm / r Gm 10 (1027 ) 2
10
36
结论:原子核中的质子要靠自身的万有引力来 抗衡相互间的库仑力是不可能的。
再猜想:在核子之间一定存在着第三种力,使核 子能紧密的结合在一起。——核力。
E m c
核能
2
质量亏损
计算任意核反应中释放 的核能,先计算质量亏 损Δ m,在带入质能方 程求出核能。
四 质能亏损 E=mc2
【讨论与交流】 下面说法是否正确。并说明理由。
(1)由质能方程E=mc2,可推得ΔE=Δmc2,这说明质量 就是能量,质量可以转化为能量。
1、质量和能量是两个完全不同的概念,它们表征的对 象不同,相互之间不能转化。
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。这时,如果不再成
对地增加核子,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,有助于维
系原子核的稳定。由于这个原因,稳定的重原子
核里,中子数要比质子数多。
三 结合能
要将原子核拆散成单个核子,一定需要吸收巨 大的能量。
试验值: 2.22Mev 理论值: Δm=(mn+mp-m氘)=0.0039 ×10-27kg
ΔE = Δmc = 0.0039 10
2 -27
(3.0× 10 ) 3.5110
8 2
13
J
3.511013 Mev 2.19Mev 19 6 1.6 10 10

质能方程 E=mc2
2
计算结合能时,先计算 质量亏损Δ m,在带入 质能方程求出结合能

质量亏损 E=mc2
1 0
n H H
1 1 2 1
反应前质量/kg
mn 1.6749×10-27 mp 1.6726×10-27 总质量 3.3475 ×10-27
反应后质量/kg
m氘 总质量 3.3436×10-27 3.3436×10-27
比结合能
【思考】:结合能越大原子核是不是越难被拆散? 即:结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度?
U-235
Li-6
如何才能反映原子核的稳定程度?
三 比结合能(平均结合能)
结合能 2、比结合能: = 核子数 1)概念:原子核的结合能与核子数之比 2)理解:核子结合成原子核时,平均每个核子 所释放的结合能,它也等于把原子核拆散成每个 核子时,外界必须提供给每个核子的平均能量。 3)意义: 它反映了一个原子核稳定程度。平均 结合能越大,核越稳定。

结合能
H H n
2 1 1 1 1 0
1 1
H n H
1 0 2 1
当光子能量等于或 大于2.22MeV时, 这个反应才会发生
一个质子和一个中子 结合成氘核,要放出 2.22MeV的能量
结合能:将原子核拆散成单个核子需要吸收的 能量或是将核子结合成原子核所放出的能量

1
m1
1、质量包括静止质量和运动质量两部分组成 2、 ΔE=Δmc2中Δm可以理解为静止质量的亏损, 也可以理解为释放的能量ΔE对应的运动质量增加 3、因此质量亏损不能简单地认为质量减少,质量亏损的 本质是静止质量的亏损转化为运动质量,是质量守恒在 核反应中的客观体现
目标检测
1、联合国将2005年定为“国际物理年”,以纪 念爱因斯坦对物理学的巨大贡献。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、 C A、E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B、 E=mc2中的E表示发生核反应过程中释放的 核能 C、 根据ΔE= Δ mc2 可以计算核反应中释放的 核能 D、 Δ E= Δ mc2 表示发生的质量亏损Δ m转变成 为能量Δ E释放出来
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