高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第3节 核力与核能课堂教学ppt课件

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[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用。2．了解结合能和平均结合能的概念。3．知道质量亏损的概念。科学思维：1.会利用平均结合能判断原子核的稳定性。2．会应用质能方程进行相关的计算。
一、核力与核的稳定性1．核力：把原子核里的______维系在一起的力，称为核力。2．核力特点(1)核力是一种___________，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。(2)核力是_______。(3)每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。(4)核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用。
3．核的稳定性(1)较轻原子核：质子数和中子数_________。(2)较重原子核：中子数_____质子数，越重的原子核两者__________。
三、结合能与平均结合能1．结合能把_____结合成原子核所释放的______称为原子核的结合能。2．平均结合能原子核的结合能与其________之比称为该核的平均结合能，平均结合能越大，原子核越难分离成单个，核子越______。
3．质能方程物体的能量与它的质量的关系是：E＝_____。4．质量亏损任何一个原子核的质量总是_____组成它的所有核子的质量之和，这一差值称为质量亏损。
自主评价———————————————————1．判断下列说法的正误。(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)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量。(　　)(3)比结合能越大，原子核越稳定。(　　)(4)质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系。(　　)
解析：组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2mp＋2mn)－mαα粒子的结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE≈4.3×10－12 J。答案：4.3×10－12 J
要点1　结合能、质量亏损、质能方程的理解1．结合能和平均结合能的理解(1)结合能是指核子结合成原子核放出的能量，也等于将原子核的核子分开时需要的能量。(2)平均结合能相对于结合能更有意义，它反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度。
2．质量亏损Δm的理解所谓质量亏损，并不是质量消失，而是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。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。
3．质能方程E＝mc2的理解(1)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。(2)运用质能方程时应注意单位。一般情况下，公式中各量都应取国际制单位。但在微观领域，用国际制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u对应于931.5 MeV。
[典例1]　下列关于结合能和比结合能的说法中，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]　核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A错误；比结合能越大的原子核越稳定，但其结合能不一定大，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，其结合能比重核小，B、C错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D正确。[答案]　D
[总结提升](1)核子结合成原子核时一定释放能量，原子核分开成核子时一定吸收能量，吸收或释放的能量越大，表明原子核的结合能越大。(2)平均结合能越大表明原子核越稳定。一般情况下，中等质量的原子核比轻核和重核的比结合能大。
1．(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是(　　)A．自然界中一切原子核均具有结合能B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C．结合能越大的原子核越稳定D．比结合能越大的原子核越稳定
解析：由自由核子结合成原子核的过程中，释放出能量，反之，将原子核分开变为自由核子需要吸收能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；核子较多的原子核的结合能大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误，D正确。答案：AD
2．下列有关质能方程的说法中，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．核反应中发生的“质量亏损”是消失的质量转变为能量D．因为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
解析：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A错误，B正确；核反应中发生的“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，只是物质由静质量变成动质量，故D错误。答案：B
要点2　核能的计算方法1．根据质量亏损计算(1)根据核反应过程，计算核反应前和核反应后的质量亏损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。
3．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。
解析：根据爱因斯坦的质能方程，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核并放出一个中子释放的能量为Δmc2,1 ml氘和1 ml氚完全发生上述核反应，释放的能量为上述反应的NA倍，即NAΔmc2，故A正确，B、C、D错误。答案：A
1．(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．核力是一种短程强力作用
解析：核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，是核子间的强相互作用，作用范围在1.5×10－15 m内，原子核的半径数量级在10－15 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核稳定存在的原因，故选C、D。答案：CD
2．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，以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在
解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数较大的原子核中，中子数比质子数多，且重核和轻核都没有中等质量原子核稳定，故A、B、C错误；又由核力是短程力及核力的饱和性的特点，可知原子核不可能无节制地增大，故D正确。答案：D
解析：结合能是把核子分开所需的最小能量，选项A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子比结合能增大，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；核子数越多，结合能越大，选项C正确；比结合能也叫平均结合能，比结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项D错误。答案：ABC