高二物理選修原子核的結(jié)合能

1、寶貝：媽媽喊我們我們回家了寶貝：媽媽喊我們我們回家了人類對(duì)煤和石油的依賴已經(jīng)嚴(yán)重我們的人類對(duì)煤和石油的依賴已經(jīng)嚴(yán)重我們的生存環(huán)境生存環(huán)境核能核能-能源中的后起之秀能源中的后起之秀你了解核能嗎？你了解核能嗎？中子質(zhì)子氘核2.2MeV（ ）?問題一：核能的來源問題一：核能的來源- 原子核的結(jié)合能原子核的結(jié)合能nHH101121HnH211011當(dāng)光子能量等于或當(dāng)光子能量等于或大于大于2.22MeV時(shí)，時(shí)，這個(gè)反應(yīng)才會(huì)發(fā)生這個(gè)反應(yīng)才會(huì)發(fā)生 一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，要放出結(jié)合成氘核，要放出2.22MeV的能量的能量 結(jié)合能：結(jié)合能：將原子核拆散成單個(gè)核子需要吸收的將原子核拆散成

2、單個(gè)核子需要吸收的能量或是將核子結(jié)合成原子核所放出的能量能量或是將核子結(jié)合成原子核所放出的能量問題一：核能的來源問題一：核能的來源- 原子核的結(jié)合能原子核的結(jié)合能愛因斯坦愛因斯坦 物體的能量和物體的能量和質(zhì)量之間存在密切質(zhì)量之間存在密切的聯(lián)系，他們的關(guān)的聯(lián)系，他們的關(guān)系是：系是：2mcE 核子在結(jié)合成核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，要放出能量，虧損，要放出能量，大小為：大小為：2mcE質(zhì)能方程質(zhì)能方程問題二：核能的計(jì)算- 愛因斯坦的質(zhì)能方程HHn2111103.3475 1027問題二：核能的計(jì)算- 愛因斯坦的質(zhì)能方程HHn2111103.3475 1027理論值：理論值：m

3、=(mn+mp-m氘）=0.0039 1027kg28 272)10 (3.010 0.0039=mc =EJ131051. 3試驗(yàn)值：試驗(yàn)值：MevMev19. 210106 . 11051. 3619132.22Mev問題二：核能的計(jì)算- 愛因斯坦的質(zhì)能方程2mcE計(jì)算結(jié)合能時(shí)，先計(jì)算計(jì)算結(jié)合能時(shí)，先計(jì)算質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損m m，在帶入，在帶入質(zhì)能方程求出結(jié)合能質(zhì)能方程求出結(jié)合能計(jì)算任意核反應(yīng)中釋放計(jì)算任意核反應(yīng)中釋放的核能，先計(jì)算質(zhì)量虧的核能，先計(jì)算質(zhì)量虧損損m m，在帶入質(zhì)能方，在帶入質(zhì)能方程求出核能。程求出核能。核能核能質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損問題二：核能的計(jì)算- 愛因斯坦的質(zhì)能方程鞏固練習(xí)鞏

4、固練習(xí)例：已知例：已知1 1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量m mp p=1.007 277u=1.007 277u，1 1個(gè)中子的質(zhì)量個(gè)中子的質(zhì)量mn n=1.008 665u.=1.008 665u.氦核的質(zhì)量氦核的質(zhì)量為為4.001 509 u. 4.001 509 u. 由上述數(shù)值，計(jì)算由上述數(shù)值，計(jì)算2 2個(gè)質(zhì)個(gè)質(zhì)子和子和2 2個(gè)中子結(jié)合成氦核時(shí)釋放的能量。個(gè)中子結(jié)合成氦核時(shí)釋放的能量。28.30 MeV結(jié)合能越大原子核是不是越難被拆散？結(jié)合能越大原子核是不是越難被拆散？ 即結(jié)合能的即結(jié)合能的大小能不能反映原子核的穩(wěn)定程度？大小能不能反映原子核的穩(wěn)定程度？U-235Li-6問題三：核穩(wěn)定程度

5、的量度- 比結(jié)合能 不同的核結(jié)合能不同，如何才能反不同的核結(jié)合能不同，如何才能反 映原子核的穩(wěn)定程度？映原子核的穩(wěn)定程度？【討論與交流討論與交流】1）概念：）概念：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比2）理解：）理解：核子結(jié)合成原子核時(shí)，平均每個(gè)核子核子結(jié)合成原子核時(shí)，平均每個(gè)核子所釋放的結(jié)合能，它也等于把原子核拆散成每個(gè)所釋放的結(jié)合能，它也等于把原子核拆散成每個(gè)核子時(shí)，外界必須提供給每個(gè)核子的平均能量。核子時(shí)，外界必須提供給每個(gè)核子的平均能量。 比結(jié)合能：比結(jié)合能：結(jié)合能結(jié)合能核子數(shù)核子數(shù)=3）意義：）意義： 它反映了一個(gè)原子核穩(wěn)定程度。平均它反映了一個(gè)原子核穩(wěn)定程度。平均結(jié)

6、合能越大，核越穩(wěn)定。結(jié)合能越大，核越穩(wěn)定。問題三：核穩(wěn)定程度的量度- 比結(jié)合能a. .中間大、中間大、兩端小。兩端小。b. b. 中等中等質(zhì)量的核質(zhì)量的核最穩(wěn)定。最穩(wěn)定。比結(jié)合能曲線0123456789020406080100120140160180200220240質(zhì)量數(shù)A比結(jié)合能（MeV/核子）U23392Pt19573Kr8223He42Li63H21比結(jié)合能曲線告訴我們：比結(jié)合能曲線告訴我們：規(guī)律：規(guī)律：較輕核和較重核的核子平均結(jié)合能較小較輕核和較重核的核子平均結(jié)合能較小,穩(wěn)定性較穩(wěn)定性較差差;中等質(zhì)量核的核子平均結(jié)合能較大，穩(wěn)定性較好。中等質(zhì)量核的核子平均結(jié)合能較大，穩(wěn)定性較好。 目

7、標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)檢測(cè)1、一下關(guān)于核力的說法正確的是、一下關(guān)于核力的說法正確的是 （ ）A、核力存在于任何核子之間、核力存在于任何核子之間B、核力只存在于相鄰的核子之間、核力只存在于相鄰的核子之間C、核力與萬有引力性質(zhì)相同、核力與萬有引力性質(zhì)相同D、核力是一種短程的強(qiáng)作用力、核力是一種短程的強(qiáng)作用力B、D考查點(diǎn)：核力的性質(zhì)考查點(diǎn)：核力的性質(zhì) 目標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)檢測(cè)2、聯(lián)合國將、聯(lián)合國將2005年定為年定為“國際物理年國際物理年”，以紀(jì)，以紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)。對(duì)于愛因斯念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)。對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程坦提出的質(zhì)能方程E=mc2，下列說法中正確的，下列說法中正確的是（是（ )

8、A、E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B、 E=mc2中的中的E表示發(fā)生核反應(yīng)過程中釋放的表示發(fā)生核反應(yīng)過程中釋放的核能核能C、 根據(jù)根據(jù)E= mc2 可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能核能D、 E= mc2 表示發(fā)生的質(zhì)量虧損表示發(fā)生的質(zhì)量虧損 m轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變成為能量成為能量 E釋放出來釋放出來A、C3、當(dāng)氘核和氚核聚合成氦核時(shí)會(huì)釋放大量能量，、當(dāng)氘核和氚核聚合成氦核時(shí)會(huì)釋放大量能量，設(shè)氘核的質(zhì)量為設(shè)氘核的質(zhì)量為m1，氚核的質(zhì)量為，氚核的質(zhì)量為m2，氦核的，氦核的質(zhì)量為質(zhì)量為m3,中子的質(zhì)量為中子的質(zhì)量為m4,則反應(yīng)過程中釋放的則反應(yīng)過程中釋

9、放的能量為：能量為： （ ） 目標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)檢測(cè)2321)(cmmm2421)(cmmm24321)(cmmmm22143)(cmmmmA、C、D、B、CnHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10423121核反應(yīng)方程為：核反應(yīng)方程為：2mcE 目標(biāo)檢測(cè)（拓展）目標(biāo)檢測(cè)（拓展）4、一個(gè)質(zhì)子和

10、一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，、一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè)同時(shí)輻射一個(gè)光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為m m1 1、m m2 2、m m3 3，普朗克常數(shù)為，普朗克常數(shù)為h h，真空中，真空中的光速為的光速為c c，下列說法正確的是，下列說法正確的是（ ）A A、核反應(yīng)方程是、核反應(yīng)方程是HnH3110112321)(cmmmhD、 光子的波長光子的波長C、輻射出的、輻射出的光子的能量光子的能量 E=（m3-m1-m2)c2B、聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損、聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損m=m1+m2-m3B 小結(jié)小結(jié)1、當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要、

11、當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要_ (“吸收吸收”或或“放出放出”)一定的能量，原子核分解成核子時(shí)，要一定的能量，原子核分解成核子時(shí)，要_ (“吸收吸收”或或“放出放出”)同樣的能量，這個(gè)能同樣的能量，這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能。量叫做原子核的結(jié)合能。2、結(jié)合能與核子數(shù)之比稱、結(jié)合能與核子數(shù)之比稱_,平均結(jié)合平均結(jié)合能能_ (“越大越大”“”“越小越小”)表示原子核中核子表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。3、求解原子核的結(jié)合能的方法是：、求解原子核的結(jié)合能的方法是：吸收吸收放出放出比結(jié)合能比結(jié)合能越大越大2mcE面對(duì)煤和石油利用中產(chǎn)生的溫室效應(yīng)、環(huán)境污染面對(duì)煤和石油利用中產(chǎn)生的溫室效應(yīng)、環(huán)境污染等問題，世界各國都對(duì)核能的發(fā)展給予極大興趣。等問題，世界各國都對(duì)核能的發(fā)展給予極大興趣。核能是一種清潔、安全、技術(shù)成熟的能源核能是一種清潔、安全、技術(shù)成熟的能源,但是迄但是迄今為止，人類所利用的能量還只是很小的一部分，今為止，人類所利用的能量還只是很小的一部分，如果人類在探索中能掌握新的方式，以產(chǎn)生更大如果人類在探索中能掌握新的方式，以產(chǎn)生更大的質(zhì)量虧損，也就必