人教版A版選修35核力與結(jié)合能 課件（28張）.ppt

5核力與結(jié)合能 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 一 核力和四種基本相互作用閱讀教材第79 80頁(yè) 了解核力及其四種基本相互作用 1 什么是核力 說(shuō)說(shuō)其特點(diǎn) 答案 核力就是原子核內(nèi)核子之間的相互作用力 核力的特點(diǎn) 1 核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn) 在原子核內(nèi) 核力比庫(kù)侖力大得多 2 核力是短程力 作用范圍在1 5 10 15m之內(nèi) 3 核力的飽和性 每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用 2 自然界有哪四種基本相互作用 答案 萬(wàn)有引力 電磁力 強(qiáng)相互作用 弱相互作用 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 二 原子核中質(zhì)子與中子的比例閱讀教材第80頁(yè) 原子核中質(zhì)子與中子的比例 部分 了解輕核和重核內(nèi)中子數(shù) 質(zhì)子數(shù)具有不同比例的原因 輕原子核和重原子核定義分別是什么 答案 1 輕原子核 自然界中較輕的原子核 質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等 2 重原子核 對(duì)于較重的原子核 中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù) 越重的元素 兩者相差就越大 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 三 結(jié)合能和質(zhì)量虧損閱讀教材第81 82頁(yè) 了解結(jié)合能和比結(jié)合能的概念 知道什么是質(zhì)量虧損 1 什么是結(jié)合能和比結(jié)合能 答案 1 結(jié)合能 原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的 要把它們分開也需要能量 這就是原子核的結(jié)合能 2 比結(jié)合能 平均結(jié)合能 原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比稱為比結(jié)合能 比結(jié)合能越大 原子核中核子結(jié)合得越牢固 原子核越穩(wěn)定 2 什么是質(zhì)量虧損 答案 質(zhì)量虧損 原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 1 思考辨析 1 核力是短程力 作用范圍很小 只在鄰近核子間存在 解析 核力作用的范圍在10 15m之內(nèi) 只在鄰近核子間存在 是短程力 答案 2 結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 解析 對(duì)于核子較多的原子核的結(jié)合能越大 但它的比結(jié)合能不一定大 比結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性 答案 3 原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)大致相等 解析 由于核力是短程力及核力的飽和性 自然界中較輕的原子核 質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等 但較重的原子核 中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù) 越重的原子核 兩者相差越多 答案 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 2 探究討論 1 原子核內(nèi)有質(zhì)子和中子 質(zhì)子帶正電 中子不帶電 原子核為什么不會(huì)在質(zhì)子間庫(kù)侖斥力的作用下分散為一個(gè)一個(gè)的核子呢 答案 核子間 質(zhì)子與質(zhì)子 中子與中子 質(zhì)子與中子 存在著一種比庫(kù)侖力大得多的核力 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 2 較重的原子核中中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)有什么關(guān)系 如何解釋 原子核可以無(wú)限地增大嗎 答案 較重的原子核中中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù) 而且越重的原子核 兩者相差越多 由于原子核是短程力 原子核大到一定程度時(shí) 相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力 原子核就不穩(wěn)定了 這時(shí) 不再成對(duì)地增加質(zhì)子和中子 而只增加中子 中子與其他核子沒有庫(kù)侖斥力 但有相互吸引的核力 所以有助于維系原子核的穩(wěn)定 故較重的原子核內(nèi)中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù) 穩(wěn)定的重原子核里 中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多 由于核力作用范圍有限 以及核力的飽和性 如果繼續(xù)增大原子核 一些核子間距離會(huì)大到其間根本沒有核力作用 這時(shí)即使再增加中子 形成的核也一定是不穩(wěn)定的 所以原子核不能無(wú)限地增大 探究一 探究二 對(duì)結(jié)合能和比結(jié)合能的理解問(wèn)題導(dǎo)引原子核很小 結(jié)構(gòu)卻十分復(fù)雜 除氫核外 其他各種元素的原子核中既有帶正電的質(zhì)子 又有不帶電的中子 如鈾235的核內(nèi)有92個(gè)質(zhì)子 143個(gè)中子 那么質(zhì)子間的靜電斥力為什么沒有把它們驅(qū)散開來(lái) 若要把它們分開 可采用什么方法 要點(diǎn)提示 因?yàn)楹肆Φ拇嬖?給原子核足夠的能量 探究一 探究二 名師精講1 比結(jié)合能曲線不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化的圖線如圖所示 從圖中可看出 中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能最大 輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核要小 探究一 探究二 2 比結(jié)合能與原子核穩(wěn)定的關(guān)系 1 比結(jié)合能的大小能夠反映原子核的穩(wěn)定程度 比結(jié)合能越大 原子核就越難拆開 表示該原子核就越穩(wěn)定 2 核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核 比結(jié)合能都比較小 表示原子核不太穩(wěn)定 中等核子數(shù)的原子核 比結(jié)合能較大 表示原子核較穩(wěn)定 3 當(dāng)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時(shí) 就可能釋放核能 例如 一個(gè)核子數(shù)較大的重核分裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核 或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核 都能釋放出巨大的核能 由于核力作用范圍有限 以及核力的飽和性 原子核不能無(wú)限地增大 探究一 探究二 典例剖析 例題1 下面關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說(shuō)法正確的有 a 核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能b 比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 因此它的結(jié)合能也一定越大c 重核與中等質(zhì)量原子核相比較 重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大d 中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大 思考問(wèn)題 比結(jié)合能與原子核穩(wěn)定的關(guān)系是什么 提示 核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核 比結(jié)合能都比較小 表示原子核不太穩(wěn)定 中等核子數(shù)的原子核 比結(jié)合能較大 表示原子核較穩(wěn)定 探究一 探究二 解析 核子結(jié)合成原子核時(shí)放出能量 原子核拆解成核子時(shí)吸收能量 a選項(xiàng)錯(cuò) 比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 但比結(jié)合能越大的原子核 其結(jié)合能不一定大 例如中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大 但由于核子數(shù)比重核少 其結(jié)合能比重核反而小 b c選項(xiàng)錯(cuò) 中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大 它的原子核內(nèi)核子數(shù)又比輕核多 因此它的結(jié)合能也比輕核大 d選項(xiàng)對(duì) 答案 d歸納總結(jié)結(jié)合能的應(yīng)用技巧 1 組成原子核的核子越多 結(jié)合能越高 2 結(jié)合能與核子個(gè)數(shù)之比稱作比結(jié)合能 比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定 3 結(jié)合能通常只用在原子核中 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1下圖是不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化的曲線 1 從圖中看出 中等質(zhì)量的原子核與重核 輕核相比比結(jié)合能有什么特點(diǎn) 比結(jié)合能的大小反映了什么 2 比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化為比結(jié)合能較大的原子核時(shí)是吸收能量還是放出能量 答案 1 中等質(zhì)量的原子核比結(jié)合能較大 比結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性 比結(jié)合能越大 原子核越穩(wěn)定 2 放出能量 探究一 探究二 質(zhì)能方程和核能的計(jì)算問(wèn)題導(dǎo)引愛因斯坦狹義相對(duì)論中的質(zhì)能方程給出了核能的計(jì)算方法 思考 1 核反應(yīng)中質(zhì)量虧損與質(zhì)量守恒矛盾嗎 2 核子結(jié)合成原子核時(shí)為何出現(xiàn) 質(zhì)量虧損 要點(diǎn)提示 1 不矛盾 核反應(yīng)仍遵守質(zhì)量守恒和能量守恒的規(guī)律 核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損 并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?物體的質(zhì)量應(yīng)包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 質(zhì)量虧損是靜止質(zhì)量的減少 減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量相聯(lián)系的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 2 獨(dú)立的核子之間沒有作用力 但若使核子結(jié)合為原子核 核子之間需接近到核力作用的范圍 在核力的作用下結(jié)合為一體 核力做正功 能量減少 即釋放出能量 由 e mc2知質(zhì)量發(fā)生虧損 探究一 探究二 名師精講1 對(duì)質(zhì)量虧損的理解 1 質(zhì)量虧損 并不是質(zhì)量消失 減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過(guò)程中以能量的形式輻射出去了 反過(guò)來(lái) 把原子核分裂成核子 總質(zhì)量要增加 總能量也要增加 增加的能量要由外部供給 2 質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯地表現(xiàn)出來(lái) 3 m是核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量之差 探究一 探究二 2 對(duì)質(zhì)能方程e mc2本質(zhì)的理解愛因斯坦質(zhì)能方程反映的是質(zhì)量虧損和核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系 并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系 對(duì)于質(zhì)量虧損 不能理解為質(zhì)量變成了能量 質(zhì)能方程的本質(zhì)是 1 質(zhì)量或能量是物質(zhì)的屬性之一 絕不能把物質(zhì)和它們的某一屬性 質(zhì)量和能量 等同起來(lái) 2 質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性 建立了這兩個(gè)屬性在數(shù)值上的關(guān)系 這兩個(gè)量分別遵守質(zhì)量守恒和能量守恒 質(zhì)量和能量在數(shù)值上的聯(lián)系絕不等于這兩個(gè)量可以相互轉(zhuǎn)化 3 質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律 根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論 輻射出的 光子靜質(zhì)量雖然為零 但它有動(dòng)質(zhì)量 而且這個(gè)動(dòng)質(zhì)量剛好等于虧損的質(zhì)量 所以質(zhì)量守恒 能量守恒仍成立 探究一 探究二 3 核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量 e mc2從愛因斯坦質(zhì)能方程同樣可以得出 物體的能量變化 e與物體的質(zhì)量變化 m的關(guān)系 e mc2 4 判斷核反應(yīng)過(guò)程是釋放能量還是吸收能量的方法根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量的變化情況進(jìn)行判斷 若質(zhì)量減少即發(fā)生了質(zhì)量虧損 則釋放能量 若質(zhì)量增加 則吸收能量 探究一 探究二 5 核能的計(jì)算方法 1 根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算 根據(jù)核反應(yīng)方程 計(jì)算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損 m 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程 e mc2計(jì)算核能 其中 m的單位是千克 e的單位是焦耳 2 根據(jù)能量守恒和動(dòng)量守恒來(lái)計(jì)算核能參與核反應(yīng)的粒子所組成的系統(tǒng) 在核反應(yīng)過(guò)程中的動(dòng)量和能量是守恒的 因此 利用動(dòng)量和能量守恒可以計(jì)算出核能的變化 3 利用平均結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能原子核的結(jié)合能 核子的平均結(jié)合能 核子數(shù) 核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差 就是該核反應(yīng)所釋放 或吸收 的核能 探究一 探究二 質(zhì)量虧損不是核子個(gè)數(shù)的減少 核反應(yīng)中核子個(gè)數(shù)是不變的 探究一 探究二 解析 聚變反應(yīng)前氘核和氚核的總結(jié)合能e1 1 09 2 2 78 3 mev 10 52mev 反應(yīng)后生成的氦核的結(jié)合能e2 7 03 4mev 28 12mev 由于單個(gè)核子無(wú)結(jié)合能 所以聚變過(guò)程釋放出的能量為 e e2 e1 28 12 10 52 mev 17 6mev 答案 17 6 探究一 探究二 歸納總結(jié)核能的兩種單位換算核能的單位分別為 j 和 mev 有1mev 1 106 1 6 10 19j 1 6 10 13j 探究一 探究二 1 2 3 4 1 對(duì)核力和結(jié)合能的理解 下列關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說(shuō)法 正確的是 a 原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等b 穩(wěn)定的重原子核里 質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多c 原子核都是非常穩(wěn)定的d 對(duì)于較重的原子核 由于核力的作用范圍是有限的 以及核力的飽和性 如果繼續(xù)增大原子核 形成的核也一定是不穩(wěn)定的解析 自然界中較輕的原子核 質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等 對(duì)于較重的原子核 中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù) 越重的原子核 兩者相差越多 答案 d 1 2 3 4 2 對(duì)結(jié)合能的理解 多選 關(guān)于原子核的結(jié)合能 下列說(shuō)法正確的是 a 原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量b 一重原子核衰變成 粒子和另一原子核 衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能 d 比結(jié)合能越大 原子核越不穩(wěn)定e 自由核子組成原子核時(shí) 其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能 1 2 3 4 解析 結(jié)合能是把核子分開所需的最小能量 選項(xiàng)a正確 一重原子核衰變成 粒子和另一原子核 存在質(zhì)量虧損 核子比結(jié)合能增大 衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能 選項(xiàng)b正確 核子數(shù)越多 結(jié)合能越大 選項(xiàng)c正確 比結(jié)合能也叫平均結(jié)合能 比結(jié)合能越大 分開核子所需的能量越大 原子核越穩(wěn)定 選項(xiàng)d錯(cuò)誤 自由核子組成原子核時(shí) 其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能 選項(xiàng)e錯(cuò)誤 答案 abc 1 2 3 4 3 核能的計(jì)算 質(zhì)子 中子和氘核的質(zhì)量分別為m1 m2和m3 當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí) 釋放的能量是 c表示真空中的光速 a