高中物理195核力与结合能学案新人教版选修(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上课时19.5核力与结合能1.知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用。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。3.理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损。4.知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。1.核力与四种基本相互作用(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。(2)核力是短程力，作用范围在1.510-15m之内。核力在距离大于0.810-15 m时表现为引力，而在距离小于0.810-15 m时表现为斥力，因此核子能克服库仑力束缚，而在核内又不至于融合在一起。(3)每个核子只跟邻近的核子发生核力

2、的作用，这种性质称为核力的饱和性。(4)原子核内还有弱相互作用，弱相互作用是引起原子核衰变的原因。(5)自然界中有四种基本相互作用，分别是万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用。2.原子核中质子与中子的比例(1)中子与其他的核子没有库仑力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定。(2)自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等；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。3.结合能(1)原子核是核子凭借核力结合在一起的，把核子再分开，需要能量，这就是原子核的结合能。(2)原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核就越稳

3、定。4.质量亏损(1)爱因斯坦的质能方程E=mc2。(2)原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损。(3)中等大小的原子核的比结合能最大，如果使较重的原子核分裂成中等大小的原子核，或者把较小的原子核合并成较大的原子核，核子的比结合能都会增加，即核子将发生新的质量亏损，释放新的结合能。主题1：探究核力情景：核力是组成原子核的作用力，属于强相互作用的类型。核力是一种很复杂的相互作用，人们通过多年的实验研究和理论分析，才对它的特性有了比较细致的了解，但仍不完全。阅读教材中“核力与四种基本相互作用”部分的内容，回答下列问题。问题：(1)科学家为什么会猜想原子核内核子之间会存在核力？

4、(2)核力有什么特点？(3)自然界中有哪些基本相互作用？主题2：原子核中质子与中子的比例情景：阅读教材“原子核中质子与中子的比例”标题下的相关内容，回答下面的问题。问题：稳定原子核中的质子数和中子数有怎样的关系？为什么？主题3：结合能情景：阅读教材“结合能”标题下的相关内容，回答下面的问题。问题：什么是结合能？它有何意义？主题4：探究质量与能量问题：(1)什么是质量亏损？质量亏损m与能量变化E之间有什么关系？(2)原子核的比结合能与原子核的大小有什么关系？人们因此想到了怎样的释放结合能的方法？1.(考查核力)原子核内的核子能稳定地结合在一起，是因为有核力的作用。下列说法中正确的是()A.核力是

5、核子间的库仑力和万有引力的合力B.每个核子与核内的其他核子之间都存在着核力的作用C.每个核子只跟与它相邻的核子之间有核力作用D.核力是一种很强的力，是在核子之间存在的、超短距离的作用力2.(考查结合能)关于原子的结合能，下列说法中正确的是()A.使原子核分解为核子时释放的能量B.核子结合成核时需要吸收的能量C.核子结合成核时释放的能量D.核子结合成核时释放的能量等于将核分解为核子时吸收的能量3.(考查核反应中的质量数与质量)下列关于核反应的说法正确的是()A.质子和中子的质量相等，所以质量数都是1B.核反应前后，质量是守恒的C.核反应前后，质量数是守恒的D.所有核反应都只会发生质量亏损4.(考

6、查爱因斯坦质能方程)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为41026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量的数量级为()A.1036 kg B.1018 kg C.1013 kg D.109 kg拓展一：核力与四种基本相互作用1.物理学研究表明，自然界存在四种基本相互作用。关于我们学习过的重力、弹力，下列说法正确的是()A.都属于万有引力相互作用B.重力属于万有引力相互作用，弹力属于弱相互作用C.重力属于强相互作用，弹力属于弱相互作用D.重力属于万有引力相互作用，弹力属于电磁相互作用拓展二：结合能2.在一次核反应中，U变成Xe和Sr时，要释放出若

7、干中子。U的平均结合能约为7.6 MeV，Xe的平均结合能约为8.4 MeV，Sr的平均结合能约为8.7 MeV，问：(1)把U分解为核子时，要吸收多少能量？(2)使相应的核子分别结合成Xe和Sr时，要释放出多少能量？(3)在这个核反应中是吸收还是放出能量？这个能量大约是多少？拓展三：质量亏损与质能方程3.一静止的质量为M的氡核(Rn)发生衰变，放出一个速度为v0、质量为m的粒子和一个反冲核钋(Po)。假设氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为粒子和钋核的动能。(1)写出衰变方程。(2)求出衰变过程中的质量亏损(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计)。参考答案知识体系梳理强相互作用大得多1.5

8、10-15引斥邻近衰变万有引力电磁力库仑核相等大于结合核子数牢固稳定mc2小于增加质量亏损重点难点探究主题1：(1)人们想到原子核内核子之间有万有引力和电磁力，但电磁力比万有引力大得多，不可能抗衡质子之间的库仑斥力，那么又是什么力维持原子核的稳定呢？因此科学家猜想，核子间有核力把核子紧紧地束缚在核内，维持了原子核的稳定。(2)核力有三个特征：第一，核力是强相互作用的一种表现，在原子核范围内，核力远大于库仑力；第二，核力是短程力，作用范围在1.510-15 m之内；第三，核力具有饱和性，每个核子只与相邻的核子发生核力作用。(3)自然界中有四种基本相互作用，分别是万有引力、电磁力、强相互作用和弱相

9、互作用。主题2：较轻的原子核中质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。质子与中子成对地构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。若只增加中子，中子与其他核子没有库仑力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，因此稳定的重原子核中中子数要比质子数多。由于核力的作用范围是有限的，再加上核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定

10、的。主题3：由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固的集合体。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，或者说需要巨大的能量。把原子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫作原子核的结合能。但原子核中核子数不同，核子多的核，结合能大。结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大意味着分开核子平均需要提供的能量越多，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。主题4：(1)原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损。根据爱因斯坦的质能方程E=mc2可知E=mc2。(2)中等大小的原子核的比结合能最大，随着原子核增大或减小，其比结合

11、能都减小。人们因此想到，如果使较大的原子核分裂为中等的原子核，或把较小的原子核合并成较大的原子核，都会使其比结合能增大，即发生质量亏损，释放新的结合能。基础智能检测1.CD2.CD3.CD4.D全新视角拓展1.D【解析】重力是由于物体受地球吸引而产生的，属于万有引力相互作用。弹力和摩擦力从其产生机理上说是物质内部原子的吸引和排斥，属于电磁相互作用，所以D正确。2.(1)1786 MeV(2)1142.4 MeV783 MeV(3) 放出能量139.4 MeV【解析】(1)把U分解为核子时要吸收的能量为E1=2357.6 MeV=1786 MeV。(2)核子结合成Xe释放出的能量为E2=1368.4 MeV=1142.4MeV核子结合成Sr释放出的能量为E3=908.7 MeV=783 MeV。(3)在这个核反应中放出的能量为E=E2+E3=1925.4 MeV由于EE1，所以这个核反应放出能量，放出的能量为E=E-E1=139.4 MeV。3.(1)RnPoHe(2)m=【解析】(1)RnPoHe。(2)设钋核反冲速度大小为v，由动量守恒定律，得：0=mv0-(M-m)vE=m+(M-m)v2解得：E=由爱因斯坦质能方程E=mc2，得：m=。专心-专注-专业