高中物理5.3核力与结合能教案新人教版选择性必修第三册
物理选择性必修三 5.3 核力与结合能
《核力与结合能》教学设计【课标要求】了解核力性质。
知道四种相互作用认识原子核的结合能。
【学习目标】（1）知道4种基本相互作用，知道核力的性质。
（2）认识原子核的结合能和比结合能的概念。
（3）能用质量亏损和智能方程计算核能相关的问题。
【教材分析】本节是在学生已经学习了原子核是由质子和中子组成的基础上，探究是什么作用使质子和中子有机的组成一个稳定的整体。
为此首先安排了“核力与四种相互作用”阐明万有引力、电磁力和核力分别在不同的尺度上发挥作用。
在这一部分，充分体现了大胆“猜想”在研究中的作用。
核力是从力的角度认识原子核，结合能是从能的角度认识原子核。
【学情分析】学生已经学习了库仑力，知道同种电荷之间相互排斥，但是质子带正电，是如何紧密结合在一起的。
如何从力的角度和能的角度认识原子核，也是学生比较想知道的。
同时这一部分的学习，为后续的裂变和聚变学习打下基础。
【教学过程】（1）问题引入原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的。
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散开？是万有引力的作用吗？可以让学生通过计算，去比较万有引力和库仑力的大小，为了计算方便，仅给出数量级。
质子间距数量级为10-15m；质子质量数量级为10-27kg；质子电量数量级为10-19kg；万有引力常量数量级为10-11；静电力常量数量级109。
通过计算发现1929362721110==1010FF---⨯⨯库万（10）（10）由此看到，万有引力无法抵消库仑力斥力，物理学家发现：有第三种力存在，是这种力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。
这就是核力（2）核力使核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核的力1.核力是一种强相互作用。
在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。
2. 核力是短程力。
约在10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力；距离小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起；距离为10×10-15m时核力几乎消失3. 核力具有饱和性，即每个核子只跟相邻的核子产生核力作用。
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
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
2023年新教材高中物理核力与结合能讲义新人教版选择性必修第三册
3．核力与结合能核心素养学习目标物理观念知道四种基本相互作用与核力的特点，了解结合能、比结合能和质量亏损的基本观念和相关实验。
科学思维理解核力是短程力，掌握比结合能和质量亏损，能用质能方程进行计算，提高分析、解决问题的能力。
科学探究通过教材上的科学推理，掌握其实质，培养科学推理的能力。
科学态度与责任学习科学家们严谨的科学态度，坚持实事求是，培养学习、探索科学的兴趣和责任。
知识点 1 核力与四种基本相互作用1．四种基本相互作用(1)引力相互作用，把行星和恒星聚在一起，组成太阳系，银河系和其他星系，是长程力。
(2)电磁相互作用，宏观物体中包含了大量带负电的__电子__和带正电的__原子核__宏观物体之间的__压力__、__拉力__、__弹力__、__支持力__等，都起源于这些电荷间的相互作用是长程力。
(3)强相互作用，原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得__核子__紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。
这种作用称为__强相互作用__，是短程力。
(4)弱相互作用，在某种放射现象中起作用的还有一种基本相互作用称为__弱相互作用__，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，其力程比强相互作用更短，是短程力，作用范围只有__10－18 m__。
2．核力原子核由质子和中子组成，中子和质子靠强大的核力结合在一起。
(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现。
(2)核力是短程力，作用范围在10－15 m之内。
知识点 2 结合能与质量亏损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__。
核力与结合能(教案)-高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
5.3核力与结合能〖教材分析〗本节内容是在学生已经掌握了原子核结构的基础上，探究是什么作业使得质子和中子可以有机地组成一个稳定的整体。
同时对核能的产生进行了探讨，介绍了爱因斯坦的质能方程，为后面学习核裂变和核聚变做出了铺垫。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶了解四种基本相互作用与核力的特点，理解结合能、比结合能和质量亏损的基本观念和相关实验。
科学思维∶理解引力作用是天体间的力（比较显著），电磁相互作用的表现在分子级别上，强相互作用在原子核，弱相互作用又比原子核小很多的级别上。
科学探究：通过教材上的科学推理，掌握其实质，培养科学推理的能力。
科学态度与责任∶学习科学家们严谨的科学态度，坚持实事求是，培养学习、探索科学的兴趣和责任。
〖教学重难点〗教学重点：结合能和比结合能、质量亏损。
教学难点：结合能和比结合能。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入原子核是由中子和质子构成的。
在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢?有某种力，把它们紧密的结合在了一起，这就是核力。
能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。
二、新课教学（一）核力与四种基本相互作用1.引力相互作用17世纪下半叶，人们发现了万有引力。
正是万有引力把行星和恒星聚在一起，组成太阳系、银河系和其他星系（动图展示）。
引力是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现。
2.电磁相互作用动图展示：电荷间、磁体间的相互作用。
从本质上说它们是同一种相互作用的不同表现，这种相互作用称为电磁相互作用或电磁力。
它也是自然界的一种基本相互作用。
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。
3.强相互作用原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。
短程力：约在10-15m量级时起作用。
4.弱相互作用在某些放射现象中起作用的另一种基本相互作用。
3 核力与结合能-人教版高中物理选择性必修 第三册(2019版)教案
核力与结合能-人教版高中物理选择性必修第三册（2019版）教案一、教学目标1.了解核力的概念及其作用；2.掌握原子核的结构和组成；3.理解核力对原子核稳定性的影响；4.掌握结合能的概念及其计算方法。
二、教学重点1.核力的定义和作用；2.原子核的组成和结构；3.核力对原子核稳定性的影响；4.结合能的概念及其计算方法。
三、教学难点1.核力的作用及其本质；2.原子核稳定性的影响因素。
四、教学内容及方法1. 核力的概念和作用1.讲解核力的定义和性质；2.引导学生理解核力对原子核的束缚作用；3.通过实验、图示等方式，帮助学生了解核力的本质。
2. 原子核的组成和结构1.讲解原子核的组成和结构；2.通过实验、图示等方式，帮助学生了解原子核的形成和稳定性。
3. 核力对原子核稳定性的影响1.讲解核力对原子核稳定性的影响；2.引导学生了解核力的作用机制；3.通过实例分析，帮助学生掌握核力对原子核稳定性的判断。
4. 结合能的概念及其计算方法1.讲解结合能的概念和性质；2.介绍计算结合能的方法；3.通过例题讲解，帮助学生掌握结合能的计算方法。
五、教学过程1.核力的概念和作用根据学生的理解情况，讲解核力的定义和性质，并通过实验和图示，帮助学生了解核力的基本本质和对原子核的束缚作用。
2.原子核的组成和结构根据学生的掌握程度，讲解原子核的组成和结构，并通过实验、图示等方式，帮助学生理解原子核的形成过程和稳定性。
3.核力对原子核稳定性的影响讲解核力对原子核稳定性的影响机制，并通过实例分析，帮助学生掌握核力对原子核稳定性的判断方法。
4.结合能的概念及其计算方法介绍结合能的概念、性质以及计算方法，并通过例题引导学生掌握结合能的计算方法。
六、教学评估通过课堂、作业练习等方式对学生掌握情况进行评估，及时发现和纠正问题，帮助学生提高对核力和结合能的理解和掌握。
七、教学反思1.在讲解核力和原子核结构时，需要根据学生实际情况进行调整，以便更好地理解核力和原子核的本质；2.针对计算结合能等难点，需要采取更加直观的方式进行讲解和引导，以便学生更好地掌握计算方法。
高中物理选修三5.3核力与核能教案1
核力与核能一、教学目标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、教学重难点1、质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。
2、结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。
三、教学过程（一）核力与核的稳定性1、核力：把原子核中的核子维系在一起的力，叫核力。
2、核力是短程力，作用范围在1.5×1015 m之内。
3、是强相互作用(强力)的一种表现。
4、核素：我们把具有一定质子数和中子数的原子核称为核素。
5、核素图：见图5186、核素稳定区（1）N=Z比较稳定（2）N＞Z不稳定（二）四种基本相互作用1、引力相互作用2、电磁相互作用3、强相互作用4、弱相互作用（三）结合能与平均结合能1.原子核的结合能（1）当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量。
这个能量叫做原子核的结合能.（2）结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。
（3）原子核越大，它的结合能越高。
因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
不同原子核核子的比结合能不同：参照比结合能曲线讲解（4）原子核的稳定性：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.2、质量亏损（1）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象称为质量亏损（2）爱因斯坦质能方程：E＝mc2式中，c为真空中的光速。
注意：没有违反质量守恒定律；减小的那部分质量等于γ光子的动质量。
（3）核反应中由于质量亏损而释放的能量：△E=△m c2注意：没有违反能量守恒定律；减小的这部分质量以能量的形式释放出去3、平均结合能（1）原子核的结合能与其质量数之比称为该核的平均结合能，又称比结合能（2）反应了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度。
人教版(新教材)高中物理选择性必修3优质学案3：5 3核力与结合能
5.3 核力与结合能〖学习目标〗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。
〖自主学习〗一、核力与四种基本相互作用1.四种基本相互作用(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。
(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。
(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。
2.核力及核力的特点(1)核力:原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用,即存在一种核力,它使得核子紧密地结合在一起,形成稳定的原子核。
这种作用称为强相互作用。
(2)核力的特点:距离增大时,强相互作用急剧减小,它的作用范围只有约10-15m,即原子核的大小,超过这个界限,这种相互作用实际上已经不存在了,它是短程力。
二、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。
这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量。
组成原子核的核子越多,它的结合能越大。
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。
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。
三、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。
小试牛刀1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大。
5.3核力与结合能教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
讲授法
课时ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一课时
步骤
师生互动设计
二次备课
教学资源
1. 硬件资源：多媒体教学设备、实物模型、实验器材。
2. 软件资源：PPT课件、教学动画、核反应模拟软件。
3. 课程平台：校园网络教学平台、物理学科资源库。
4. 信息化资源：数字化教材、在线习题库、教学视频。
5. 教学手段：讲授、讨论、实验演示、小组合作、个别辅导。
演示核反应实验，让学生直观地观察核反应过程中结合能的释放，加深对结合能概念的理解。
6. 创新教学（5分钟）
设计一个小组活动：让学生利用所学知识，探讨如何提高核能的利用效率。要求学生提出创新性的观点和解决方案，培养其创新思维能力。
7. 课堂小结（5分钟）
教师总结本节课的重点知识，强调核力与结合能的关系。同时，鼓励学生分享学习心得，提高课堂互动性。
3. 巩固练习（10分钟）
（1）发放练习题，让学生独立完成，巩固核力和结合能的计算。
（2）组织学生进行小组讨论，互相检查答案，共同解决问题。
4. 课堂提问（5分钟）
教师针对核力、结合能等知识点进行提问，检查学生对新知识的掌握情况。同时，鼓励学生提问，解答学生在学习过程中遇到的疑惑。
5. 实验演示（5分钟）
知识点梳理
1. 核力的概念与性质
- 核力是原子核内部粒子之间的作用力。
- 核力具有以下性质：短程力、强相互作用力、与电荷无关、饱和性。
- 核力与电磁力、引力的区别。
2. 结合能的概念与计算
- 结合能是指原子核内部的粒子因相互作用而形成的稳定状态所具有的能量。
- 结合能的计算方法：质量亏损×光速平方。
答案：质量亏损 = m(^2H) + m(^3H) - m(^4He) - m(^1n) = 0.00214 u
5.3核力与结合能教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
-核聚变：两个轻核合并成一个较重的核，释放大量能量。
⑧核反应中的质量亏损：
-核反应中，反应前后质量数守恒，但质量数并不总是守恒。
-质量亏损是指核反应中质量数的不守恒，这是核反应中能量释放的一个重要因素。
⑨质能等价公式E=mc²：
-质能等价公式表明物质和能量是等价的，可以相互转换。
情感升华：
结合核力与结合能的内容，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。
鼓励学生分享学习核力与结合能的心得和体会，增进师生之间的情感交流。
（六）课堂小结（预计用时：2分钟）
简要回顾本节课学习的核力与结合能内容，强调重点和难点。
肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。
布置作业：
根据本节课学习的核力与结合能内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。
鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决核力与结合能问题。
错题订正：
针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。
引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。
（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）
知识拓展：
介绍与核力与结合能内容相关的拓展知识，拓宽学生的知识视野。
引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。
核心素养目标分析
本节课旨在培养学生的科学探究能力、信息处理能力、批判性思维能力以及科学素养。
1.科学探究能力：通过引导学生观察和分析核反应中的能量变化，培养学生运用物理知识进行科学探究的能力，使其能够从实验现象中寻找规律，进而理解核力与结合能的概念。
2.信息处理能力：在教学过程中，教师会提供相关核反应的数据和图像，要求学生分析这些信息，并从中得出结论。这有助于提高学生处理和分析信息的能力。
高中物理人教版(2019)选择性必修第三册-5.3 核力和结合能-学案(有答案)
核力与结合能【学习目标】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．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。
【学习重点】质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。
【学习难点】结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。
【学习过程】一、核力与四种基本相互作用1．核力：原子核里的________间存在着相互作用的核力，________把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。
提问：那么核力有怎样特点呢？2．核力特点：（1）核力是______________________的一种表现。
（2）核力是___________力，作用范围在________________m之内。
（3）核力存在于______________之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的_____________。
（4）核力具有_______________。
对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。
3．四种相互作用（1）_________________________。
（2）_________________________。
（3）_________________________。
（4）_________________________。
二、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________，也需要能量，这就是原子核的结合能。
2．组成原子核的核子数越多，结合能_____________。
新教材人教版高中物理选择性必修第三册 5-3核力与结合能 教学课件
2、核力的特点：
⑴核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多（比库仑力
强137倍）。
⑵核力是短程力。约在10-15m 数量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为1.5×1015m
时核力几乎消失，距离小于 0.8×10-15m 时为斥力，因此核子不会融合在一起。
核子数
3、质量亏损
原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原
子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。
ΔE＝Δmc2
第十四页，共二十八页。
典例分析
【例题1】 (多选)下列说法正确的是( ABC)
A.核力是短程力,作用范围很小,只在邻近核子间发生
⑶核力与电荷无关。（核力与核子电荷无关）
⑷核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，
这种性质称之为核力的饱和性。
第五页，共二十八页。
3、四种基本相互作用的对比
作用对象
引力相互作用
电磁相
互作用
强相互
作用
弱相互
作用
特点
作用范围
举例
Hale Waihona Puke 一切物体之间随距离增大而减
弱
长程力，宏观
电荷间、电流间、
磁体间
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。
第二页，共二十八页。
新课导入
原子核是由中子和质子构成的。在原
子核那样狭小的空间里，是什么力量把
带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞
散开呢？
第三页，共二十八页。
新课讲解
质子相互间距r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级为
《第五章 3 核力与结合能》作业设计方案-高中物理人教版2019选择性必修第三册
《核力与结合能》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应理解核力的基本性质，了解结合能的概念，能够分析结合能的物理意义和应用。
同时，通过作业反馈，提高学生的学习主动性和团队协作能力。
二、作业内容1. 核力基础概念：学生需完成一份简短的论述，阐述核力的定义、性质以及它在原子核中的重要性。
要求学生对核力的产生机制、特点、影响因素进行详细的分析。
2. 结合能的概念和应用：学生需根据课本中的相关实例，分析结合能的概念及其物理意义。
结合能的大小与什么因素有关？它对原子核的稳定性有何影响？请举例说明。
3. 小组讨论：将学生分成若干小组，每组需讨论一个与核力和结合能相关的实际问题。
要求学生们充分利用所学的知识，提出解决方案，并说明其原理和依据。
讨论结束后，每组需提交一份报告，报告内容应包括问题的描述、解决方案、原理分析以及讨论过程中的收获和体会。
三、作业要求1. 作业内容应紧扣教材，具有针对性，有助于加深学生对核力和结合能的理解；2. 提交作业需按时，作业应规范、整洁，严禁抄袭；3. 小组讨论应以团队合作为主，鼓励学生积极参与，充分发挥每个人的作用；4. 鼓励学生在完成作业的过程中发现问题、解决问题，培养自主学习的能力。
四、作业评价1. 评价标准：作业完成情况、讨论报告的质量、小组合作的程度等；2. 评价方式：教师评价与学生互评相结合，以教师为主导，根据学生的作业表现给予总体评价；3. 评价时间：课后完成作业，下节课前完成作业评价，将评价结果反馈给学生。
五、作业反馈通过本次作业，大部分学生能够较好地掌握核力的基本概念和结合能的应用，但仍有部分学生在论述和讨论过程中存在表述不清、逻辑不严谨等问题。
建议学生们在今后的学习中加强语言表达能力和逻辑思维能力，以提高自己的学习效果。
同时，也希望学生们能够积极参与小组讨论，充分发挥自己的作用，提高团队协作能力。
总之，本次作业旨在帮助学生加深对核力和结合能的理解，提高他们的自主学习能力和团队协作能力。
物理选择性必修第三册5.3(教案)核力与结合能
物理选择性必修第三册5.3(教案)核力与结合能【教学目标】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。
【教学过程】一、复习提问、新课导入提问：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？（两者相差1036倍）提问：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。
二、新课教学（一）核力与四种基本相互作用提示：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。
电磁力大约要比万有引力强1036倍。
基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。
核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，后来的实验证实了科学家的猜测。
1．核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力（强相互作用，也叫强力）。
人教版(2019)高中物理选修性必修第三册教案： 5.3核力与结合能_教案
核力与结合能【教学目标】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。
【教学过程】一、复习提问、新课导入提问：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？（两者相差1036倍）提问：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。
二、新课教学（一）核力与四种基本相互作用提示：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。
电磁力大约要比万有引力强1036倍。
基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。
核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，后来的实验证实了科学家的猜测。
1．核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力（强相互作用，也叫强力）。
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新人教版高中物理必修第三册教案：
核力与结合能
【教学目标】
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。
【教学过程】
一、复习提问、新课导入
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？（两者相差1036倍）
提问：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。
二、新课教学
（一）核力与四种基本相互作用
提示：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。
电磁力大约要比万有引力强1036倍。
基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。
核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，后来的实验证实了科学家的猜测。
1．核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力（强相互作用，也叫强力）。
提问：那么核力有怎样特点呢？
2．核力特点：
（1）核力是强相互作用（强力）的一种表现。
（2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m之内。
（3）核力存在于核子之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。
（4）核力具有电荷无关性。
对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。
3．四种相互作用
（1）万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。
是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。
（2）电磁力：在原子核外，电磁力使电子结合成分子，使分子结合成液体与固体。
（3）强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。
（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。
（二）结合能
宏观模型：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能最后撞在一起，动能变成它们的内能散失掉了。
两个物体为了结合而付出了代价——失去了一些能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们这份能量。
要将原子核拆散成单个核子，也一定需要的能量。
微观模型：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。
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。
提问：将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现象？若要把它们分开，需要什么条件？
将原子核拆分成单个核子需要吸收的能量，将单个核子结合成原子核所要放出的能量。
提问：如何理解结合能？
当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量。
这个能量
叫做原子核的结合能。
结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。
提问：结合能的大小与什么因素有关？
组成原子核的核子数。
2．组成原子核的核子数越多，结合能越大。
提问：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？如何才能反映原子核的稳定程度？
引出比结合能。
3．比结合能：原子核的结合能与核子数之比称为比结合能，也叫平均结合能。
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，外界提供给每个核子的平均能量。
意义：它反映了一个原子核稳定程度。
比结合能越大，原子核越稳定。
（三）质量亏损
提问：请计算一下方程左右的质量：n 01+n 11→n 12+n
中子的质量=1.6749×10-27
kg
质子的质量=1.6726×10-27kg
中子和质子的质量和=3.3475×10-27kg
氘核的质量=3.3436×10-27kg
计算得出质量差=0.0039×10-27kg
1．质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和。
2．爱因斯坦的质能方程：E ＝mc 2
质量亏损表明原子核内的确存在着结合能。
核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δ??，正表明它们在互相结合过程中放出了能量。
ΔE=Δmc 2
【练习巩固】
1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是（）
A ．核力、万有引力、库仑力
B ．万有引力、库仑力、核力
C ．库仑力、核力、万有引力
D ．核力、库仑力、万有引力
答案：D
2．下列说法中正确的是（）
A．原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力
B．对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用
C．重核比中等质量的核更稳定
D．两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力
答案：B
3．下列说法正确的是（）
A．自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒
B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量
C．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应
D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应
答案：C
4．下列说法中，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＝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
C．核反应中发现的“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
答案：B
5．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
答案：BD
6．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。
太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（）
A．1036kg B．1018kg
C．1013kg D．109kg 答案：D。