1、1核力与结合能核力与结合能1 核力与结合能2课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课标定位课标定位课堂互动讲练课堂互动讲练第第四四节节知能优化训练知能优化训练2课前自主学案核心要点突破课标定位课堂互动讲练第四节知能优3课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.知道核力是只存在于相邻核子知道核力是只存在于相邻核子间的短程力间的短程力2知道重核与轻核知道重核与轻核3掌握结合能与质量亏损掌握结合能与质量亏损重点难点：重点难点：1.核力核力2结合能的计算结合能的计算3 课标定位学习目标：1.知道核力是只存在于相邻核子间的短程力4课前自主学案课前自主学案一、核力及其性质一、核力及其性质1核力：组
2、成原子核的核子之间有很核力：组成原子核的核子之间有很_的的相互作用力，使核子能够克服相互作用力，使核子能够克服_而紧密而紧密的结合在一起，这种力称为核力的结合在一起，这种力称为核力2核力的性质：核力是一种很强的力，在核力的性质：核力是一种很强的力，在约约0.51015m21015m的距离内主要表现的距离内主要表现为为_，在大于，在大于21015m的距离时核力就的距离时核力就迅速减小为零，所以核力是一种迅速减小为零，所以核力是一种_在在小于小于0.51015m的距离内，核力又转变为强的距离内，核力又转变为强大的大的_而使核子不融合在一起而使核子不融合在一起强强库仑力库仑力引力引力短程力短程力斥力
3、斥力4 课前自主学案一、核力及其性质强库仑力引力短程力斥力5思考感悟思考感悟原子核很小，结构却十分复杂，除氢核外，原子核很小，结构却十分复杂，除氢核外，其他各种元素的原子核中既有带正电的质子，其他各种元素的原子核中既有带正电的质子，又有不带电的中子如铀又有不带电的中子如铀235的核内有的核内有92个个质子，质子，143个中子那么，质子间的静电斥力个中子那么，质子间的静电斥力为什么没有把它们驱散开来？为什么没有把它们驱散开来？5 思考感悟6中子不带电，为什么同样能聚集在一起？中子不带电，为什么同样能聚集在一起？这么多的核子这么多的核子(质子和中子质子和中子)挤在半径小于挤在半径小于1014m的原
4、子核内，为什么能形成稳定的结构呢？的原子核内，为什么能形成稳定的结构呢？提示：提示：因为核力的存在因为核力的存在6 中子不带电，为什么同样能聚集在一起？7二、重核与轻核二、重核与轻核1原子核中的质子数又称为原子核中的质子数又称为_2重核：排在周期表中比较靠重核：排在周期表中比较靠_的元素对应的元素对应的原子核叫重核的原子核叫重核3轻核：排在周期表中比较靠轻核：排在周期表中比较靠_的元素对应的元素对应的原子核叫轻核的原子核叫轻核原子序数原子序数后后前前7 二、重核与轻核原子序数后前8三、结合能三、结合能1结合能：由于核子间存在着强大的核力，结合能：由于核子间存在着强大的核力，要把原子核拆散成核子
5、，需要克服要把原子核拆散成核子，需要克服_做功，做功，也就是需要提供一定的能量反过来，也就是需要提供一定的能量反过来，_结合成原子核时也会放出一定的能量，这个结合成原子核时也会放出一定的能量，这个能量叫做原子核的结合能能量叫做原子核的结合能核力核力核子核子8 三、结合能核力核子92爱因斯坦质能方程：核子结合成原子核时，爱因斯坦质能方程：核子结合成原子核时，反应前后存在反应前后存在_，亏损的质量与反应，亏损的质量与反应中释放的能量相对应，它们之间的关系遵循中释放的能量相对应，它们之间的关系遵循爱因斯坦的质能方程即爱因斯坦的质能方程即E_，E为为反应中释放的能量，即结合能，反应中释放的能量，即结合
6、能，m为质量亏为质量亏损损3平均结合能：原子核的结合能与核子数平均结合能：原子核的结合能与核子数_称为该原子核的平均结合能，平均结合称为该原子核的平均结合能，平均结合能越大，核越能越大，核越_质量亏损质量亏损mc2之比之比稳定稳定9 2 爱因斯坦质能方程：核子结合成原子核时，反应前后存在_ _10核心要点突破核心要点突破一、核力的理解一、核力的理解1原子核内的质子相距很近，库仑斥力很原子核内的质子相距很近，库仑斥力很大，然而核力却使它们紧紧约束在一起，大，然而核力却使它们紧紧约束在一起，可见核力是强相互作用可见核力是强相互作用(强力强力)的一种表的一种表现在原子核的尺度内，核力比库仑斥力现在原
7、子核的尺度内，核力比库仑斥力大得多大得多1 0 核心要点突破一、核力的理解112核力是短程力，在约核力是短程力，在约0.51015m21015m的距离内主要表现为引力大于的距离内主要表现为引力大于21015m核力就迅速减小到零，所以核力是一种短核力就迅速减小到零，所以核力是一种短程力在小于程力在小于0.51015m的距离内，核力又的距离内，核力又转变为强大的斥力而使核子不融合在一起转变为强大的斥力而使核子不融合在一起3每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，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，质子和质子间、核力与核子是否带电
8、无关，质子和质子间、质子和中子间、中子和中子间都存在核力作质子和中子间、中子和中子间都存在核力作用用1 1 2 核力是短程力，在约0.5 1 0 1 5 m2 1 0 112即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.(单选单选)关于核力的说法正确的是关于核力的说法正确的是()A核力同万有引力没有区别，都是物体间的核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用作用B核力就是电磁力核力就是电磁力C核力是短程力，作用范围在核力是短程力，作用范围在21015 m之之内内D核力与电荷有关核力与电荷有关1 2 即时应用(即时突破，小试牛刀)13解析：解析：选选C.核力是短程力，超过核力是短程力
9、，超过21015 m，核力急剧下降几乎消失，故核力急剧下降几乎消失，故C对；核力与万有对；核力与万有引力、电磁力不同，故引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电不对；核力与电荷无关，故荷无关，故D错错1 3 解析：选C.核力是短程力，超过2 1 0 1 5 m，核力急14二、重核与轻核二、重核与轻核1重核与轻核重核与轻核排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫重核，排在比较靠前的叫轻核重核，排在比较靠前的叫轻核1 4 二、重核与轻核152原子核中质子和中子的比例关系原子核中质子和中子的比例关系自然界中较轻的原子核，其质子数与中子数自然界中较轻的原子核，其质子
10、数与中子数大致相等；较重的原子核，中子数大于质子大致相等；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，如图数；越重的元素，两者相差越多，如图441所示排在所示排在83号元素铋之后的原子核都不号元素铋之后的原子核都不稳定，它们自动分解或衰变成更轻的原子核，稳定，它们自动分解或衰变成更轻的原子核，排在第排在第92号元素铀之后的原子核十分不稳定，号元素铀之后的原子核十分不稳定，无法在自然状态下存在无法在自然状态下存在图图4411 5 2 原子核中质子和中子的比例关系图4 4 116即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.(单选单选)关于原子核中质子和中子的说法，正关
11、于原子核中质子和中子的说法，正确的是确的是()A原子核中质子数和中子数一定相等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，以及核力由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果不断地增大原子核，形成的的饱和性，如果不断地增大原子核，形成的核也一定是不稳定的核也一定是不稳定的1 6 即时应用(即时突破，小试牛刀)17解析：解析：选选D.自然界中较轻的原子核，质子数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，与中子数大致相等，但对于较重的原子核，
12、中子数大于质子数，越重的元素，两者相差中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多，故越多，故D项正确项正确1 7 解析：选D.自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等18三、结合能的理解三、结合能的理解1结合能结合能原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要能量，这就是原子核的结要把它们分开需要能量，这就是原子核的结合能它等于核子结合为原子核时放出的能合能它等于核子结合为原子核时放出的能量量1 8 三、结合能的理解192平均结合能平均结合能(1)定义：原子核的结合能与核子数之比，称为定义：原子核的结合能与核子数之比，称为平均结合能，也叫比结
13、合能平均结合能，也叫比结合能(2)与原子核稳定性的关系：比结合能越大，表与原子核稳定性的关系：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，这些核最定中等大小的核的比结合能最大，这些核最稳定稳定(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较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，一个核大的原子核时，就可释放核能，例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，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或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一
14、些的核，都能释放出巨大的核能大一些的核，都能释放出巨大的核能1 9 2 平均结合能20特别提醒：特别提醒：结合能是核子结合成原子核放出结合能是核子结合成原子核放出的能量或原子核拆解成核子吸收的能量，而的能量或原子核拆解成核子吸收的能量，而比结合能是核子结合成原子核时每个核子平比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量或原子核拆解成核子时平均每均放出的能量或原子核拆解成核子时平均每个核子吸收的能量结合能大的原子核，比个核子吸收的能量结合能大的原子核，比结合能不一定大，结合能小的原子核，比结结合能不一定大，结合能小的原子核，比结合能不一定小合能不一定小2 0 特别提醒：结合能是核子结合成原
15、子核放出的能量或原子核拆解21即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3.(单选单选)下面关于结合能和比结合能的说法中，下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有正确的有()A核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆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中等质量原子核的结合能和比
16、结合能均比轻核的要大轻核的要大2 1 即时应用(即时突破，小试牛刀)22解析：解析：选选D.核子结合成原子核是放出能量，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，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错；比选项错；比结合能越大的原子核是越稳定，但比结合能结合能越大的原子核是越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中越大的原子核，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，其结合能比重核反而小，核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错；中等质量原子核的比结合能比轻核选项错；中等质量原子核的比
17、结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，此它的结合能也比轻核大，D选项正确选项正确2 2 解析：选D.核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子23四、爱因斯坦质能方程四、爱因斯坦质能方程1质量亏损质量亏损组成原子核的核子的总质量与新原子核的质组成原子核的核子的总质量与新原子核的质量之差，叫做核的质量亏损质量亏损表明，量之差，叫做核的质量亏损质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能的确存在着原子核的结合能2 3 四、爱因斯坦质能方程242质能方程质能方程原子核释放能量时，要产生质量亏损，物体原子核释放能量时，要产生质量亏损
18、，物体的能量和质量之间存在着密切的联系它们的能量和质量之间存在着密切的联系它们之间的关系是：之间的关系是：Emc2(或或Emc2)这就是著名的爱因斯坦质能方程因此在计这就是著名的爱因斯坦质能方程因此在计算核能时，可以通过先计算质量亏损算核能时，可以通过先计算质量亏损m，再，再代入质能方程求出核能代入质能方程求出核能2 4 2 质能方程253质能方程的本质质能方程的本质爱因斯坦的质能方程反映的是质量亏损和释爱因斯坦的质能方程反映的是质量亏损和释放出核能这两种现象之间的联系，并不表示放出核能这两种现象之间的联系，并不表示质量和能量之间的转变关系对质量亏损，质量和能量之间的转变关系对质量亏损，切忌不
19、能误解为这部分质量转变成了能切忌不能误解为这部分质量转变成了能量质能方程的本质是：第一，质量或能量量质能方程的本质是：第一，质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一属性某一属性(质量和能量质量和能量)等同起来；等同起来；2 5 3 质能方程的本质26第二，质能方程揭示了质量和能量的不可分第二，质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个质量和能量在数值上的联系决不等
20、于这两个量可以相互转化；第三，质量亏损不是否定量可以相互转化；第三，质量亏损不是否定了质量守恒定律根据爱因斯坦的相对论，了质量守恒定律根据爱因斯坦的相对论，辐射出的辐射出的光子静质量虽然为零，但它有动质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，量，而且这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立所以质量守恒、能量守恒仍成立2 6 第二，质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这27即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)4.(双选双选)关于质能方程，下列哪些说法是正确关于质能方程，下列哪些说法是正确的的()A质量减少，能量就会增加
21、，在一定条件下质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量质量转化为能量B物体获得一定的能量，它的质量也相应地物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值增加一定值C物体一定有质量，但不一定有能量，所以物体一定有质量，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某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的系的2 7 即时应用(即时突破，小试牛刀)28解析：解析：选选BD.质量亏损的量说明亏损的质量以质量亏损的量说明亏损的质量以另外一种物质形式存在，故另外一种物质形式存在，故A错质能方程错质能方程Emc2表
22、明某一定量的质量与一定量的能量表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据定值，并可根据Emc2进行计算，所以进行计算，所以B、D正确正确2 8 解析：选B D.质量亏损的量说明亏损的质量以另外一种物质形29课堂互动讲练课堂互动讲练质能方程的应用质能方程的应用2 9 课堂互动讲练质能方程的应用类型一例130AX是质子，该反应释放能量是质子，该反应释放能量BX是中子，该反应释放能量是中子，该反应释放能量CX是质子，该反应吸收能量是质子，该反应吸
23、收能量DX是中子，该反应吸收能量是中子，该反应吸收能量3 0 A X 是质子，该反应释放能量313 132【答案答案】B【方法总结方法总结】在核反应中是释放还是吸收在核反应中是释放还是吸收能量，需要确定反应前、后质量的变化，若能量，需要确定反应前、后质量的变化，若质量减少即发生了质量亏损，则释放出能量，质量减少即发生了质量亏损，则释放出能量，反之吸收能量反之吸收能量3 2【答案】B33核能的计算核能的计算3 3 核能的计算类型二例234A反应过程中的质量亏损是反应过程中的质量亏损是0.078 uB反应过程中的质量亏损是反应过程中的质量亏损是1.291029 kgC反应过程中释放的能量是反应过程
24、中释放的能量是7.27 MeVD反应过程中释放的能量是反应过程中释放的能量是1.161019 J3 4 A 反应过程中的质量亏损是0.0 7 8 u353 536【答案答案】BC【方法总结方法总结】方程方程Emc2中中m的单位的单位用用“kg”、c的单位用的单位用“m/s”，则，则E的单位为的单位为“J”；若；若m的单位用的单位用“u”，可直接用质量单位，可直接用质量单位1 u对应的能量为对应的能量为931.5 MeV来求解来求解3 6【答案】B C37 粒子的质量粒子的质量m6.64671027kg，质，质子的质量子的质量mp1.67261027kg，中子的质量，中子的质量mn1.67491
25、027kg.求求粒子粒子(氦核氦核)的比结的比结合能合能【思路点拨思路点拨】(1)原子核的质量亏损为核子原子核的质量亏损为核子的总质量与原子核的质量之差的总质量与原子核的质量之差(2)比结合能为结合能与核子数之比比结合能为结合能与核子数之比结合能的计算结合能的计算3 7 粒子的质量m 6.6 4 6 7 1 0 383 839【答案答案】6.8 MeV3 9【答案】6.8 Me V40变式训练变式训练 H的质量是的质量是3.016050 u，质子的，质子的质量是质量是1.007277 u，中子的质量是，中子的质量是1.008665 u求：求：(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸一个质子和
26、两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？收还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和平均结合能各是多少？氚核的结合能和平均结合能各是多少？(3)如果这些能量是以光子的形式放出，则光如果这些能量是以光子的形式放出，则光子的频率是多少？子的频率是多少？4 0 变式训练 H 的质量是3.0 1 6 0 5 0 u，质子的质量是414 142答案：答案：见解析见解析4 2 答案：见解析43知能优化训练知能优化训练4 3 知能优化训练44本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目点此进入课件目录录按按ESC键退出全屏播键退出全屏播放放谢谢使用谢谢使用4 4 本部分内容讲解结束点此进入课件目录按E S C 键退出全屏播放
