2019-2020年新鲁科版高中物理第4章核能第1节核力与核能课件选修3_5

发布于:2021-06-21 06:04:33

知 识 点 一
第 1 节 核力与核能
知 识 点 二

学*目标 1.认识核素图,知道核力的概念及特点.(重点) 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.(重点) 3.理解结合能及*均结合能的概念,知道核反应中的质量亏损.(难点) 4.掌握爱因斯坦质能方程,理解质量与能量的关系,能应用质能方程进行计 算.(重点)

知识脉络

核力与核的稳定 性
[先填空] 1.核力 把原子核中的_核___子__维系在一起的力.

2.核力特点 (1)核力是_短__程___力__,作用范围在__2__fm______(1 fm=10-15 m)左右,它不能延 伸到__3__f_m_____以外. (2)当两核子间距离减小时,核力也迅速减小,至一定值时,核力表现为斥 力.
(3)核力是一种强相互作用,若两质子之间的距离为 1 fm,库仑力是 ____2__0_0__N___左右,核力必须非___常__强___才能抵消所有质子_库___仑__力__的作用.

3.核素 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子. 4.核素图 用横坐标表示质子数,纵坐标表示中子数,每一种_核__素___用一小方块表示, 所得到的图象. 5.核的稳定性 (1)核素的稳定区:几乎全落在一条曲线上,或紧靠曲线的_两__侧___区域. (2)稳定核素的中子数与质子数的关系:随着__Z__的增加,稳定核素的中子 数越来越__大__于__质子数.

[再判断] 1.原子核内的质子间均存在核力和库仑力.(×) 2.稳定原子核的质子数总是与中子数相等.(×) 3.对质子数较多的原子核,其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定 的作用.(√)

[后思考] 原子核是由中子和质子组成的,在原子核狭小的空间里,带正电的质子为 什么能挤在一起而不飞散? 【提示】 组成原子核的相邻的核子间存在核力.

[核心点击] 1.原子核中核子比例关系:自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致 相等;对于较重的原子核,中子数大于质子数.越重的原子核,两者相差越多. 2.形成原因及原子核的稳定性 (1)原子核大到一定程度时,相距较远的质子间的核力非常小,较多的质子 聚集在一起的核力不足以*衡它们之间的库仑力,原子核就不稳定了.这时, 不再成对地增加质子和中子,而只增加中子,中子与其他核子间没有库仑斥力, 但有相互吸引的核力,有助于维系原子核的稳定性.

(2)核力的饱和性:稳定的重原子核里,中子数要比质子数多.由于核力的 作用范围是有限的,核力具有饱和性,如果我们继续增大原子核,一些核子间 的距离会大到其间根本没有核力的作用,这时即使再增加中子,形成的核也一 定是不稳定的.所以,原子核的大小也受到限制.

1.(多选)关于核力,下列说法中正确的是( ) A.原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用 B.核力既可能是引力,又可能是斥力 C.核力对核子做正功,原子核要释放核能 D.原子核内相距较远的两个核子间没有核力作用,但一定有库仑力作用

【解析】 核力表现为引力时随核子间距离的增大而减小,表现为斥力时 使核子不会融合在一起,故 B 正确;核力是短程力,只有在 2.0×10-15 m 左右 的范围内起作用,故 A 正确;核子结合成原子核时,核力对核子做正功,原子 核释放一定的能量,故 C 正确;原子核内两核子相距较远时没有核力作用,核 内质子与中子间不会有库仑力作用,D 错误.
【答案】 ABC

2.核子结合成原子核的下列说法中,正确的是( ) A.原子核内的核子间均存在核力 B.原子核内的质子间均存在核力和库仑力 C.当 n 个核子靠*到核力作用的范围而结合为原子核时,其间势能一定增 加 D.质子数较多的原子核,其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作 用

【解析】 由于核力为短程力,只会发生在相邻核子之间,与核子是否带 电无关,由此知 A、B 错误;当 n 个核子靠*到核力作用范围内,而距离大于 0.8×10-15 m 时,核力表现为引力,在此过程中核力必做正功,其间势能必定减 小,形成原子核后距离一般不小于 0.8×10-15 m,故 C 错误;质子数较多的原子 核由于只有相邻的核子间才有核力,但各个质子间均有很强的库仑斥力,随着 质子数的增加,其库仑力增加,对于稳定的原子核,必须存在较多的中子才能 维系二者的*衡,故 D 正确.
【答案】 D

结合能与*均结 合能
[先填空] 1.结合能 核子结合成_原___子__核__所_释___放__的能量. 2.*均结合能 (1)定义:*均每个核子的结合能. (2)意义:*均结合能越大,原子核_越___难__分离成单个核子.

3.质量亏损 (1)质量亏损:任何一个原子核的质量总是_小___于__组成它的所有核子的质量
之和,这一差值称为质量亏损.
(2)能量计算:质量亏损说明核子组成原子核放出能量,其大小为ΔE= _Δ__m__c_2_.

[再判断] 1.原子核的核子数越多,*均结合能越大.(×) 2.质量亏损是因为这部分质量转化为能量.(×) 3.结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定.(×)

[后思考] 有人认为质量亏损就是核子的个数变少了,这种认识对不对? 【提示】 不对.在核反应中质量数守恒即核子的个数不变,只是核子组 成原子核时,仿佛变“轻”了一些,原子核的质量总是小于其全部核子质量之 和,即发生了质量亏损,核子的个数并没有变化.

[核心点击] 1.对*均结合能的理解 (1)*均结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定. (2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核,*均结合能都比较小,中等质 量的核*均结合能最大、最稳定. (3)当*均结合能较小的原子核转化成*均结合能较大的原子核时,就要释 放核能.

2.质量亏损、质能方程及核能的计算 (1)质量亏损: ①科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等.例如,精确计算 表明:氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些,这种现象叫做 质量亏损,质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来. ②Δm 是核反应前与核反应后的质量之差.

(2)质能方程 E=mc2 爱因斯坦指出,物体的能量(E)和质量(m)之间存在着密切的关系,即 E=mc2, 式中 c 为真空中的光速.爱因斯坦质能方程表明:物体所具有的能量跟它的质量 成正比.由于 c2 这个数值十分巨大,因而物体的能量是十分可观的. (3)核反应中由于质量亏损而释放的能量 ΔE=Δmc2 从爱因斯坦质能方程同样可以得出,物体的能量变化 ΔE 与物体的质量变化 Δm 的关系:ΔE=Δmc2.

3.下列关于*均结合能的说法正确的是( ) A.核子数越多,*均结合能越大 B.核子数越多,*均结合能越小 C.结合能越大,*均结合能越大 D.*均结合能越大,原子核越稳定

【解析】 中等质量核的*均结合能比轻核和重核的*均结合能都大,故 A、 B、C 均不正确.*均结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越 稳定,故 D 正确.
【答案】 D

4.(多选)关于爱因斯坦质能方程,下列说法正确的是( ) A.E=mc2 中的 E 是物体以光速 c 运动的动能 B.E=mc2 是物体各种形式能的总和 C.由 ΔE=Δmc2 知,在核反应中亏损的质量 Δm 转化成能量 ΔE 放出 D.由 ΔE=Δmc2 知,在核反应中亏损的静质量转化为动质量被放出的能量 带走

【解析】 爱因斯坦的质能方程 E=mc2 表明,物体的质量与其他各种形式 的能量之间的关系,故 A 错误,B 正确.ΔE=Δmc2 表明,在核反应中亏损的质 量 Δm 将产生 ΔE=Δmc2 的能量,只是以另一种形态的质量(动质量)释放出来, 与这部分质量 Δm 相对应的能量为 Δmc2,而绝不是质量转化为能量了,故 C 错 误,D 正确.
【答案】 BD

5.三个 α 粒子结合成一个碳162C,已知碳原子的质量为 12.000 0 u,氦原子 的质量为 4.002 6 u.(1 u=1.66×10-27 kg) 【导学号:64772051】
(1)写出核反应的方程; (2)这个核反应放出的能量是多少焦? (3)这个能量合多少 MeV?

【解析】 (1)342He→162C+ΔE (2)Δm=3×4.002 6 u-12.000 0 u=0.007 8 u Δm=0.007 8×1.66×10-27 kg=1.294 8×10-29 kg ΔE=Δmc2≈1.165×10-12 J. (3)ΔE=1.11.665××1100--1912eV≈7.28×106 eV=7.28 MeV. 【答案】 (1)342He→162C+ΔE (2)1.165×10-12 J (3)7.28 MeV

核能的两种单位换算技巧 (1)若以 kg 为质量亏损 Δm 的单位,则计算时应用公式 ΔE=Δmc2. (2)若以原子单位“u”为质量亏损单位,则 ΔE=Δm×931.5 MeV. (3)两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”, 1 MeV=1×106×1.6×10-19 J=1.6×10-13 J.

编后语
? 同学们在听课的过程中,还要善于抓住各种课程的特点,运用相应的方法去听,这样才能达到最佳的学*效果。 ? 一、听理科课重在理解基本概念和规律 ? 数、理、化是逻辑性很强的学科,前面的知识没学懂,后面的学*就很难继续进行。因此,掌握基本概念是学*的关键。上课时要抓好概念的理解,
同时,大家要开动脑筋,思考老师是怎样提出问题、分析问题、解决问题的,要边听边想。为讲明一个定理,推出一个公式,老师讲解顺序是怎样的, 为什么这么安排?两个例题之间又有什么相同点和不同之处?特别要从中学*理科思维的方法,如观察、比较、分析、综合、归纳、演绎等。 ? 作为实验科学的物理、化学和生物,就要特别重视实验和观察,并在获得感性知识的基础上,进一步通过思考来掌握科学的概念和规律,等等。 ? 二、听文科课要注重在理解中记忆 ? 文科多以记忆为主,比如政治,要注意哪些是观点,哪些是事例,哪些是用观点解释社会现象。听历史课时,首先要弄清楚本节教材的主要观点,然 后,弄清教材为了说明这一观点引用了哪些史实,这些史料涉及的时间、地点、人物、事件。最后,也是关键的一环,看你是否真正弄懂观点与史料间 的关系。最好还能进一步思索:这些史料能不能充分说明观点?是否还可以补充新的史料?有无相反的史料证明原观点不正确。 ? 三、听英语课要注重实践 ? 英语课老师往往讲得不太多,在大部分的时间里,进行的师生之间、学生之间的大量语言实践练*。因此,要上好英语课,就应积极参加语言实践活 动,珍惜课堂上的每一个练*机会。

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