《核力與結(jié)合能》課件2.ppt

1、第四節(jié)核力與結(jié)合能,1知道核力及其性質(zhì) 2知道重核和輕核，能簡(jiǎn)單解釋重核和輕核內(nèi)的中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)具有不同比例的原因 3認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能及平均結(jié)合能,氦原子核中有兩個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子質(zhì)量為mp1.671027 kg，帶電量為元電荷e1.61019 C，原子核的直徑的數(shù)量級(jí)為1015 m，那么兩個(gè)質(zhì)子之間的庫侖斥力與萬有引力兩者相差1036倍 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(huì)不會(huì)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？,一、核力及其性質(zhì) 1組成原子核的核子間有很強(qiáng)的作用力，使核子能夠克服_而緊密地結(jié)合在一起，

2、這種力稱為核力 2核力是一種很強(qiáng)的力，在約_的距離內(nèi)主要表現(xiàn)為_大于_核力就迅速減小到零，所以核力是一種_，在小于_的距離內(nèi)，核力又轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)大的斥力而使核子不融合在一起,庫侖斥力,0.51015 m,0.51015 m21015 m,引力,21015 m,短程力,二、重核與輕核 原子核中的質(zhì)子數(shù)又稱為_，它與元素周期表中元素的排列序號(hào)一致 2元素周期表中，排在比較靠前的叫_，一般_的質(zhì)子和中子數(shù)相等；比較靠后的叫_，大多數(shù)_的質(zhì)子數(shù)小于中子數(shù)，排在_號(hào)元素之后的原子核都不穩(wěn)定，排在第_號(hào)元素之后的原子核十分不穩(wěn)定，無法在自然狀態(tài)下存在,原子序數(shù),92,輕核,輕核,重核,重核,83,三、結(jié)合能

3、1把_所吸收的能量，或者_(dá)時(shí)放出的能量叫做原子核的結(jié)合能 2核子結(jié)合成原子核時(shí)，反應(yīng)前后存在_虧損，虧損的_與反應(yīng)中釋放的能量相對(duì)應(yīng)，其關(guān)系遵循愛因斯坦的質(zhì)能方程：_ 3原子核的_與_之比稱為該原子核的比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能,核子結(jié)合成原子核,原子核拆散成核子,Emc2,質(zhì)量,質(zhì)量,核子數(shù),結(jié)合能,核力及其性質(zhì),核力是組成原子核的核子間很強(qiáng)的作用力，使核子能夠克服庫侖斥力而緊密地結(jié)合在一起 核力有完全不同于靜電力和萬有引力的一些性質(zhì)： (1)核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)，比靜電力大得多 (2)核力是一種短程力，在約0.5101521015 m的距離內(nèi)主要表現(xiàn)為引力；在小于0.51015

4、 m的距離內(nèi)，核力又轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)大的斥力；使核子不融合在一起大于21015 m核力就迅速減小到零,(3)核力存在于核子之間，每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性 (4)核力與電荷無關(guān)，在原子核中，質(zhì)子與質(zhì)子，中子與中子，中子與質(zhì)子之間的核力相同 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，即引起中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子的原因弱相互作用也是短程力，其力程比強(qiáng)力更短，為1018 m，作用強(qiáng)度則比電磁力小 弱力、強(qiáng)力、電磁力和引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短程

5、力 (2)強(qiáng)力(強(qiáng)相互作用)：在原子核內(nèi)，強(qiáng)力將核子束縛在一起短程力 (3)電磁力：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)合成液體和固體長(zhǎng)程力 (4)引力：引力主要在宏觀和宇觀尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”是引力使行星繞著恒星轉(zhuǎn)，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，決定著宇宙的現(xiàn)狀長(zhǎng)程力,(雙選）下列關(guān)于核力的說法中正確的是() A核力存于任何核子之間 B核力只存在于相鄰的核子之間 C核力是一種短程的強(qiáng)作用力 D核力與萬有引力性質(zhì)相同 解析：核力是強(qiáng)作用力、短程力，只存在于相鄰的核子間， A錯(cuò)誤，B、C正確；而核力與萬有引力是不同性質(zhì)的力，D錯(cuò)誤 答案：BC,課堂訓(xùn)練,1關(guān)于核力的

6、說法正確的是() A核力同萬有引力沒有區(qū)別，都是物體間的作用 B核力就是電磁力 C核力是短程力作用范圍在2.01015 m之內(nèi) D核力與電荷有關(guān),解析：核力是短程力，超過2.01015 m ，核力急劇下降幾乎消失，故C對(duì)；核力與萬有引力、電磁力不同，故A、B不對(duì)；核力與電荷無關(guān)，故D錯(cuò)，所以選C. 答案：C,結(jié)合能的理解,由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，原子核是一個(gè)堅(jiān)固的集合體要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，需要巨大的能量 要把原子核分開成核子要吸收能量，核子結(jié)合成原子核要放出能量，這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能 原子核越大，它的結(jié)合能越高，因此有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫平均結(jié)

7、合能平均結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定核子數(shù)較少的輕核和核子數(shù)較多的重核，平均結(jié)合能都比較少，中等核子數(shù)的原子核的平均結(jié)合能較大,下列說法中正確的是() A核子結(jié)合成原子核要吸收能量 B原子核拆解成核子要放出能量 C核子結(jié)合成原子核放出的能量或原子核拆解成核子吸收的能量稱為結(jié)合能 D核子數(shù)越多，原子核越穩(wěn)定 解析：把原子核分開成核子要吸收能量，核子結(jié)合成原子核要放出能量，這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能A、B錯(cuò)誤，C正確核子數(shù)較少的輕核和核子數(shù)較多的重核，平均結(jié)合能都比較少，中等核子數(shù)的原子核的平均結(jié)合能較大，D錯(cuò)誤 答案：C,課堂訓(xùn)練,2下列說法中正確的是() A結(jié)合能越大

8、的原子核越穩(wěn)定 B結(jié)合能越大的原子核越不穩(wěn)定 C平均結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 D平均結(jié)合能越大，原子核的結(jié)合能越大,解析：原子核越大，它的結(jié)合能越高，有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫平均結(jié)合能平均結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，A、B錯(cuò)誤，C正確平均結(jié)合能越大，原子核的結(jié)合能不一定越大，D錯(cuò)誤 答案：C,質(zhì)量虧損及質(zhì)能方程,在核反應(yīng)中原子核的總質(zhì)量并不相等，反應(yīng)前后存在質(zhì)量差，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯表現(xiàn)出來 愛因斯坦在相對(duì)論指出，物體的能量(E)和質(zhì)量(m)之間存在著密切的關(guān)系，關(guān)系遵循質(zhì)能方程Emc2，式中c為真空中的光速愛因斯坦質(zhì)能

9、方程表明物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比由于c2這個(gè)數(shù)值十分巨大，因而物體的能量是十分可觀的,核反應(yīng)中虧損的質(zhì)量與反應(yīng)中釋放的能量相對(duì)應(yīng)，其關(guān)系遵循愛因斯坦的質(zhì)能方程Emc2. 物體的質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，質(zhì)量虧損指的是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量；質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，只是靜止質(zhì)量的減少；在核反應(yīng)中仍然遵守質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律；質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度,關(guān)于質(zhì)能方程，下列說法中正確的是() A質(zhì)量減少，能量就會(huì)增加，在一定條件下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量 B質(zhì)量增加，能量就會(huì)減少，在一定條件下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量 C物體一

10、定有質(zhì)量，但不一定有能量，所以質(zhì)能方程僅是某種特殊條件下的數(shù)量關(guān)系 D一定量的質(zhì)量總是與一定量的能量相聯(lián)系,解析：根據(jù)質(zhì)能方程可知，物體的質(zhì)量越大，對(duì)應(yīng)的能量越大，只能說一定的質(zhì)量和一定的能量相對(duì)應(yīng)，但不能說質(zhì)量和能量可以發(fā)生轉(zhuǎn)化 答案：D,3對(duì)公式Emc2，下列說法中正確的是 () A能量可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)量 B質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量 C能量與質(zhì)量的轉(zhuǎn)化是成比例的 D在核反應(yīng)中，能量與質(zhì)量都不守恒,課堂訓(xùn)練,解析：Emc2只是說明質(zhì)量和釋放出核能這兩種現(xiàn)象間的聯(lián)系，并不是說明物體的質(zhì)量和能量之間存在著相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤， C項(xiàng)正確我們都知道，在核反應(yīng)中，能量和質(zhì)量并不違反守恒定律，故D錯(cuò)誤

11、答案：C,1氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成，兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則這三種力從大到小的排列順序是() A核力、萬有引力、庫侖力 B萬有引力、庫侖力、核力 C庫侖力、核力、萬有引力 D核力、庫侖力、萬有引力,解析：由三種力的性質(zhì)和特點(diǎn)知D項(xiàng)正確 答案：D,基礎(chǔ)達(dá)標(biāo),2對(duì)原子核的組成，下列說法正確的是() A核力可使一些中子組成原子核 B核力可使非常多的質(zhì)子組成原子核 C不存在只有質(zhì)子的原子核 D質(zhì)量較大的原子核內(nèi)一定有中子,解析：由于原子核帶正電，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的質(zhì)子集聚在一起組成原子核，原因是核力是短程力，質(zhì)子之間還存在“長(zhǎng)程力”庫侖力，A、

12、B錯(cuò)誤；自然界中存在一個(gè)質(zhì)子的原子核， ，C錯(cuò)誤；較大質(zhì)量的原子核內(nèi)只有存在一些中子，才能削弱庫侖力，維系原子核的穩(wěn)定，故D正確 答案：D,3核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化，這是因?yàn)?) A原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電荷間存在很大的庫侖力 B核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬有引力 C核子間存在著強(qiáng)大的核力 D核子間存在著復(fù)雜磁力,解析：核子之間存在核力作用，核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，就要克服核力作用，故伴隨著巨大的能量變化 答案：C,4(雙選）對(duì)結(jié)合能、平均結(jié)合能的認(rèn)識(shí)，下列正確的是() A核 子結(jié)合為原子核時(shí)，一定釋放能量 B核子 結(jié)合為原子核時(shí)

13、，可能吸收能量 C結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 D平均結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定,解析：由自由核子結(jié)合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應(yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)核子較多的原子核的結(jié)合能越大，但它的平均結(jié)合能不一定大，平均結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C錯(cuò)誤，D正確 答案：AD,5為紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005年定為“國(guó)際物理年”對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程Emc2，下列說法中錯(cuò)誤的是() AEmc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比 B根據(jù)Emc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能 C一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)

14、，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損 DEmc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能,解析：愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2，定量地指出了物體能量和質(zhì)量之間的關(guān)系，A正確；由質(zhì)能方程知，當(dāng)物體的質(zhì)量減少時(shí)，物體的能量降低，向外釋放了能量；反之，若物體的質(zhì)量增加了，則物體的能量升高，表明它從外界吸收了能量，所以由物體的質(zhì)量變化能算出物體的能量變化，故B、C正確，D錯(cuò)誤 答案：D,6質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)，放出的能量是() Am3c2 B(m1m2)c2 C(m3m2m1)c2 D(m1m2m3)c2,解析：質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核氘核時(shí)，總質(zhì)量

15、減小了，即質(zhì)量虧損mm1m2m3.依據(jù)質(zhì)能方程可知，放出的能量為Emc2(m1m2m3)c2.本題考查質(zhì)能方程Emc2的應(yīng)用解題關(guān)鍵是該題只要知道質(zhì)子和中子(統(tǒng)稱核子)結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量有虧損，即m1m2m3，就可迎刃而解在思考過程中由于對(duì)質(zhì)量虧損理解得不好，容易錯(cuò)選C. 答案：D,7美國(guó)物理學(xué)家雷蒙德戴維斯因研究來自太陽的電子中微子(ve)而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他探測(cè)中微子所用的探測(cè)器的主體是一個(gè)貯滿615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶，電子中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氬核，其核反應(yīng)方程式為ve Cl Ar e，已知 Cl核的質(zhì)量為36.95658 u， Ar核的質(zhì)量

16、為36.95691 u， e的質(zhì)量為0.00055 u,1 u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931.5 MeV.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為() A1.33 MeV B0.82 MeV C0.51 MeV D0.31 MeV,能力提升,解析：根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV能量，則Em931.5 MeV(36.956910.0005536.95658)931.5 MeV0.82 MeV. 答案：B,8.（2012全國(guó)新課標(biāo)）氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應(yīng)方程為： 是真空中的光速.由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子是 ，該反應(yīng)釋放出的能量為 MeV

17、（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）.,解析：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，粒子x為中子，由愛因斯坦質(zhì)能方程可知E=mc2=0.0189931.5MeV17.6 MeV. 答案：10n（或中子）176,9一個(gè)鈾核衰變?yōu)殁Q核時(shí)釋放一個(gè)粒子，已知鈾核的質(zhì)量為3.8531311025 kg，釷核的質(zhì)量為3.7865671025 kg，粒子的質(zhì)量為6.646721027 kg，在這個(gè)衰變過程中釋放的能量為多少？(保留兩位有效數(shù)字),解析：反應(yīng)前后的質(zhì)量發(fā)生改變，根據(jù)Emc2可以求解得出結(jié)果 衰變前后質(zhì)量變化為mmUmThm(3.853131 10253.78656710256.646721027) kg9.71030 kg 衰變過程中釋放的能量為Emc29.71030 (3108)2 J8.71013 J. 答案：8.71013 J,10氮核質(zhì)量mN14.00735