高中物理《核力與結(jié)合能》導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-2

1、內(nèi)蒙古烏拉特中旗一中高中物理選修核力與結(jié)合能導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)過程】課前預(yù)習(xí)：1.核力的概念：組成原子核的核子之間有很強的相互作用力， 使核子能夠克服庫侖斥力而緊密的結(jié)合在一起，這種力叫 。2.自然界中原子序數(shù)較 的原子核，其質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但原子序數(shù)較 的原子核，中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多，越重的元素，兩者相差越大。3.結(jié)合能：把原子核分解成獨立的核子，要克服強大的核力做功，而需要 的能量，或依靠核力把核子結(jié)合成原子核而需要 的能量，這兩種能量是相等的，因而統(tǒng)稱為原子核的 。它與核子數(shù)的比值叫 。4.質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的總質(zhì)量跟原子核的質(zhì)量之差，叫質(zhì)量虧損。 【自主探究】知識點一：核力與四種

2、基本相互作用一【閱讀】P79- P80核力與四種基本相互作用一部分，回答下列問題。問題1：在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質(zhì)子之間的庫侖斥力為萬有引力的1036倍，那么質(zhì)子為什么能擠在一起而不飛散？會不會在原子核中有一種過去不知道的力，把核子束縛在一起了呢？問題2：（1）核力有怎樣的特點？總結(jié)：除核力外，核物理學(xué)家還在原子核內(nèi)發(fā)現(xiàn)了自然界的第四種相互作用弱相互作用（弱力），弱相互作用是引起原子核衰變的原因，即引起中子-質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因（2）四種基本相互作用力弱力，強力，萬有引力和電磁力分別在不同的尺度上發(fā)揮作用1. 弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核 衰變的原因，是短程力2.強力（強相

3、互作用）：在原子核內(nèi)，強力將核子束縛在一起，是短程力3.電磁力：在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體和固體。是長程力4.引力主要在宏觀和宇觀尺度上發(fā)揮作用。知識點二：原子核中質(zhì)子與中子的比例【閱讀】P80第二部分：原子核中質(zhì)子與中子的比例完成下列問題。1.自然界中原子序數(shù)較 的原子核，其質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但原子序數(shù)較 的原子核，中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多，越重的元素，兩者相差越大。【思考與交流】為什么隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)?（電磁力和核力的作用范圍去考慮）知識點三：結(jié)合能 1.結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起的，要把它

4、們分開，需要 能量，或依靠核力把核子結(jié)合成原子核而需要 的能量，這兩種能量是相等的，因而統(tǒng)稱為原子核的結(jié)合能。（選填吸收或釋放）2.比結(jié)合能：結(jié)合能與 之比稱為比結(jié)合能。比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合的越 ，原子核越 。不同原子核的比結(jié)合能是不一樣的， 的核的比結(jié)合能是最大，核最穩(wěn)定。 核與 核比結(jié)合能較小。(參看圖19.5-3原子核的比結(jié)合能)知識點四：質(zhì)量虧損（1）質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的總質(zhì)量跟原子核的質(zhì)量之差，叫質(zhì)量虧損。例如精確計算表明，氘核的質(zhì)量比一個中子和一個質(zhì)子的質(zhì)量之和要小一些，這種現(xiàn)象就是質(zhì)量虧損。（2）愛因斯坦的質(zhì)能方程： 。其中c為真空中的光速。愛因斯坦的質(zhì)能方程表

5、明：物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比。反應(yīng)了能量和質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系。（3）核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的結(jié)合能計算： ，其中m是質(zhì)量虧損從愛因斯坦的質(zhì)能方程可得出：物體的能量變化E 與物體的質(zhì)量變化m的關(guān)系：E=mc2 【典型例題】例1.下列說法正確的是（ ）AE=mc2表明物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比。B據(jù)E=mc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能C一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D根據(jù)E=mc2可知，核反應(yīng)中質(zhì)量虧損越多，質(zhì)量轉(zhuǎn)化成的能量也越多例2.已知中子的質(zhì)量是mn=1.674910-27kg, 質(zhì)子的質(zhì)量是mp=1.672610-27kg, 氘核的質(zhì)量

6、是md=3.343610-27kg,求氘核的比結(jié)合能。誘思導(dǎo)學(xué)：（1）.一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合為氘核時，質(zhì)量虧損了多少？（2）.由質(zhì)能方程E=mc2計算氘核的結(jié)合能。(3) 完整寫出解答過程。3.碳原子質(zhì)量的1/12叫做原子質(zhì)量單位，用u表示。請根據(jù)E=mc2證明：1u相當(dāng)于931MeV.做一做：4.已知原子核Po的質(zhì)量為209.98287u，原子核Pb的質(zhì)量為205.97446u，粒子的質(zhì)量為4.00260，靜止的核Po在衰變中放出粒子后變成核Pb，求：（1）寫出衰變方程（2）衰變過程中的質(zhì)量虧損；（3）衰變過程中釋放的能量；規(guī)律方法：1.核反應(yīng)中，只有發(fā)生了質(zhì)量虧損，即反應(yīng)后的總質(zhì)量小于反

7、應(yīng)前的總質(zhì)量，。必然要釋放結(jié)合能。2.計算釋放的核能時，先計算出質(zhì)量虧損，在由質(zhì)能方程E=mc2計算釋放的核能。 （1）若題中質(zhì)量的單位是kg，則由E=mc2計算出的E，其單位為焦耳。（2）若題中質(zhì)量的單位用原子質(zhì)量單位u表示，則m的單位是u，如m =0.003u，則E =0.003931MeV, E的單位為MeV?！菊n堂檢測】1。關(guān)于核能，下列說法中正確的有 （ ） A核子結(jié)合成原子核時，需吸收的能量B核子結(jié)合成原子核時，能放出的能量C不同的核子結(jié)合成原子核時，所需吸收的能量相同D使一個氘核分解成一個中子和一個質(zhì)子時，吸收的能量是一個恒定值2.質(zhì)子的質(zhì)量mp，中子的質(zhì)量為mn，它們結(jié)合成質(zhì)量

8、為m的氘核，放出的能量應(yīng)為 A（mp+mn-m）C2 B（mp+mn）c2 Cmc2 D(m-mp)c23.已知氮核的質(zhì)量為14.00735u，氧核的質(zhì)量為17.00454u，氦核的質(zhì)量為4.00387u，質(zhì)子的質(zhì)量為1.00815u，則核反應(yīng)NHe OH是_（填“釋能”“吸能”）反應(yīng)，能量變化了_J。4.一個鈾235衰變?yōu)殁Q核時釋放出一個粒子，已知鈾核的質(zhì)量為3.10-25kg，釷核的質(zhì)量為3.10-25kg，粒子的質(zhì)量為6.6467210-27kg，則在該衰變過程中釋放出的能量為_J。如果有1kg鈾發(fā)生這樣的衰變，則鈾全部衰變完，釋放的能量為_J。5.下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是 ( )A愛因斯坦的質(zhì)能方程說明了物體質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化B由質(zhì)能方程可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量作為它所含有的能量的量度C核反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)的“質(zhì)量虧損”是消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成的D因在核反應(yīng)中產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒，系統(tǒng)的總能量不守恒 6.某核