核力與結(jié)合能公開課課件

1、回顧：原子核的組成 原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子第五節(jié) 核力與結(jié)合能提出問題：質(zhì)子間存在著巨大的庫侖斥力，那為什么質(zhì)子沒有被排斥開，反而還緊緊的結(jié)合在一起呢？猜想：萬有引力？一 核力及其性質(zhì)質(zhì)子相互間距r的數(shù)量級為10-15m；質(zhì)子質(zhì)量m的數(shù)量級為10-27kg，質(zhì)子電量e的數(shù)量級為10-19C；萬有引力常量G的數(shù)量級為10-11，靜電力常量k的數(shù)量級為109。估算庫侖力與萬有引力之比？解：分析論證結(jié)論：原子核中的質(zhì)子要靠自身的萬有引力來抗衡相互間的庫侖力是不可能的。再猜想：在核子之間一定存在著第三種力，使核子能緊密的結(jié)合在一起。核力。一 核力及其性質(zhì)核力：相鄰的核子之間存

2、在的強相互作用力。2、核力的性質(zhì)（1）核力是強相互作用力；在原子核尺度內(nèi)， 核力比庫侖力大得多。（2）核力是短程力，作用范圍在1.510-15m之內(nèi)。核力在大于0.810-15m時表現(xiàn)為吸引力，且隨距離增大而減小，在小于0.810-15m，核力表現(xiàn)為斥力。（3）每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用（飽和性）。（4） 核力具有電荷無關(guān)性。1、概念：二、原子核中質(zhì)子與中子的比例自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。為什么會這樣呢？核越來越大，有些核子間的距離越來越遠。隨著距離的增加，核力與電磁力都會減小，但核力減小得更快。所以，

3、原子核大到一定程度時，相距較遠的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩(wěn)定了。這時，如果不再成對地增加核子，而只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。 三 結(jié)合能要將原子核拆散成單個核子，一定需要吸收巨大的能量。二 結(jié)合能當光子能量等于或大于2.22MeV時，這個反應才會發(fā)生 一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核，要放出2.22MeV的能量 結(jié)合能：將原子核拆散成單個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【思考】：結(jié)合能越大原子核是不是越難被拆散？ 即：結(jié)合能的大小能不能反映原

4、子核的穩(wěn)定程度？三 比結(jié)合能如何才能反映原子核的穩(wěn)定程度？U-235Li-6三 比結(jié)合能（平均結(jié)合能）1）概念：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比2）理解：核子結(jié)合成原子核時，平均每個核子所釋放的結(jié)合能，它也等于把原子核拆散成每個核子時，外界必須提供給每個核子的平均能量。 2、比結(jié)合能：結(jié)合能核子數(shù)=3）意義：它反映了一個原子核穩(wěn)定程度。平均結(jié)合能越大，核越穩(wěn)定。4）規(guī)律：較輕核和較重核的核子平均結(jié)合能較小,穩(wěn)定性較差;中等質(zhì)量核的核子平均結(jié)合能較大，穩(wěn)定性較好。 提出問題：如何求解原子核的結(jié)合能？3.3475 1027在物理上，原子核的質(zhì)量總是小于組成該核的全部核子獨自存在時的總質(zhì)量，這兩者的差額叫

5、做質(zhì)量虧損 原子核的結(jié)合能會不會與質(zhì)量 虧損有關(guān)呢？你的依據(jù)是什么？ 思考四 質(zhì)量虧損 E=mc2 (1) 物體具有的能量跟它的質(zhì)量存在著簡單正比關(guān)系.對質(zhì)能方程理解E=mc2的理解四 質(zhì)能方程 E=mc2（2）任何質(zhì)量為m的物體都具有大小相當于mc2的能量。任何一部分能量也都與一定的質(zhì)量向?qū)?。?）物體的質(zhì)量發(fā)生變化，相對應的能量也會變化。m1m2m3根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2和能量守恒定律，推導出光子的能量(即氘核的結(jié)合能）并總結(jié)出求結(jié)合能的方法。方法：計算結(jié)合能時，先計算質(zhì)量虧損m，在帶入質(zhì)能方程求出結(jié)合能四 質(zhì)量虧損 E四 質(zhì)量虧損 E=mc23.3475 1027理論值：m=(mn+m

6、p-m氘）=0.0039 1027kg試驗值：2.22Mev推廣計算任意核反應中釋放的核能，先計算質(zhì)量虧損m，在帶入質(zhì)能方程求出核能。核能質(zhì)量虧損四 質(zhì)能方程 E=mc2【討論與交流】四 質(zhì)能虧損 E=mc21、質(zhì)量和能量是兩個完全不同的概念，它們表征的對象不同，相互之間不能轉(zhuǎn)化。下面說法是否正確。并說明理由。（1）由質(zhì)能方程E=mc2，可推得E=mc2,這說明質(zhì)量就是能量，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。2、質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量與能量的不可分割性，方程建立了這兩個屬性在數(shù)值上的關(guān)系。決不是這兩個量相互轉(zhuǎn)化。（2）關(guān)系式E=mc2中的質(zhì)量虧損表明在核反應時質(zhì)量不守恒。四 質(zhì)量虧損 E=mc2【討論與交流】下

7、面說法是否正確。并說明理由。（2）關(guān)系式E=mc2中的質(zhì)量虧損表明在核反應時質(zhì)量不守恒。1、質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運動質(zhì)量兩部分組成2、 E=mc2中m可以理解為靜止質(zhì)量的虧損， 也可以理解為釋放的能量E對應的運動質(zhì)量增加3、因此質(zhì)量虧損不能簡單地認為質(zhì)量減少，質(zhì)量虧損的本質(zhì)是靜止質(zhì)量的虧損轉(zhuǎn)化為運動質(zhì)量，是質(zhì)量守恒在核反應中的客觀體現(xiàn)m1m2m3E 目標檢測1、聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”，以紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻。對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2，下列說法中正確的是（ )A、E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B、 E=mc2中的E表示發(fā)生核反應過程中釋放的核能C、 根據(jù)E= mc2 可以計算核反應中釋放的核能D、 E= mc2 表示發(fā)生的質(zhì)量虧損 m轉(zhuǎn)變成為能量 E釋放出來A、C2、當氘核和氚核聚合成氦核時會釋放大量能量，設(shè)氘核的質(zhì)量為m1，氚核的質(zhì)量為m2，氦核的質(zhì)量為m3,中子的質(zhì)量為m4,則反應過程中釋放的能量為： （ ） 目標檢測A、C、D、B、C核反應方程為： 目標檢測（拓展）3、一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個光