高中物理 第19章 第5節(jié) 核力與結(jié)合能課件 新人教版選修3-5.ppt

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成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-5,原子核,第十九章,第五節(jié) 核力與結(jié)合能,第十九章,1945年7月16日，第一顆原子彈在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相當(dāng)于1.8萬噸TNT炸藥．爆炸時安放原子彈的鋼塔全部熔化，在半徑400m的范圍內(nèi)，沙石都被燒成黃綠色的玻璃狀物質(zhì)，半徑1600m范圍內(nèi)所有動植物全部死亡 巨大的核能是從哪里來的？,核力與四種基本相互作用,每個相鄰核子,大得多,1.510－15,吸引,斥力,飽和性,1.較輕的原子核 質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)__________。 2．輕重原子核 中子數(shù)_____質(zhì)子數(shù)，越重的原子核兩者相差越多。,原子核中質(zhì)子與中子的比例,大致相等,大于,1.結(jié)合能 核子結(jié)合成原子核時_____的能量，或原子核分解成核子時_____的能量，都叫做原子核的結(jié)合能。 2．比結(jié)合能 原子核的結(jié)合能與其________之比，稱做比結(jié)合能。 3．比結(jié)合能與原子核的穩(wěn)定性 比結(jié)合能的大小能夠反映核的穩(wěn)定程度，________能越大，原子核就越難拆開，表示該核就越穩(wěn)定。,結(jié)合能,放出,吸收,核子數(shù),比結(jié)合,1.質(zhì)量虧損 組成原子核的_____的總質(zhì)量與新________的質(zhì)量之差，叫做核的質(zhì)量虧損。 2．質(zhì)能方程 E＝_____(或ΔE＝_____) 這就是著名的愛因斯坦質(zhì)能方程。,質(zhì)能方程,核子,原子核,mc2,Δmc2,一、對原子核穩(wěn)定性的理解 1．原子的穩(wěn)定性 原子核大到一定程度時，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力非常小，較多的質(zhì)子聚集在一起的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，原子核就不穩(wěn)定了。這時，如果不再成對地增加質(zhì)子和中子，而只增加中子，中子與其他核子間沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定性。,2．核力的飽和性 穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。由于核子的作用范圍是有限的，核力具有飽和性，如果我們繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會大到其間根本沒有核力的作用，這時即使再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。所以，原子核大小也受到限制。,特別提醒： 核力與帶電荷情況無關(guān)。無論是質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子間均存在核力，且是相同的。,為什么核子不能融合在一起？ 答案：核子間存在核力，當(dāng)核力的作用范圍小于0.810－15m時，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會融合在一起。,二、對質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程的理解 1．對質(zhì)量虧損的理解 (1)在核反應(yīng)中仍遵守質(zhì)量守恒和能量守恒，所謂的質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?。物體的質(zhì)量應(yīng)包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動質(zhì)量，質(zhì)量虧損是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量相聯(lián)系的運(yùn)動質(zhì)量。 (2)質(zhì)量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子個數(shù)是不變的。,2．對質(zhì)能方程E＝mc2的理解 (1)質(zhì)能方程說明，一定的質(zhì)量總是跟一定的能量相聯(lián)系的。具體地說，一定質(zhì)量的物體所具有的總能量是一定的，等于光速的平方與其質(zhì)量之積，這里所說的總能量，不是單指物體的動能、核能或其他哪一種能量，而是物體所具有的各種能量的總和。 (2)根據(jù)質(zhì)能方程，物體的總能量與其質(zhì)量成正比。物體質(zhì)量增加，則總能量隨之增加；質(zhì)量減少，總能量也隨之減少，這時質(zhì)能方程也寫作ΔE＝Δmc2。,(3)質(zhì)能方程的本質(zhì)： ①質(zhì)量或能量是物質(zhì)的屬性之一，決不能把物質(zhì)和它們的某一屬性(質(zhì)量和能量)等同起來； ②質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性，方程建立了這兩個屬性在數(shù)值上的關(guān)系，這兩個量分別遵守質(zhì)量守恒和能量守恒，質(zhì)量和能量在數(shù)值上的聯(lián)系決不等于這兩個量可以相互轉(zhuǎn)化； ③質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律。根據(jù)愛因斯坦的相對論，輻射出的γ光子靜質(zhì)量雖然為零，但它有動質(zhì)量，而且這個動質(zhì)量剛好等于虧損的質(zhì)量，所以質(zhì)量守恒、能量守恒仍成立。,特別提醒： (1)切記不要誤認(rèn)為虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損是靜止的質(zhì)量減少，輻射γ光子的運(yùn)動質(zhì)量剛好等于虧損的質(zhì)量，即反應(yīng)前后仍然遵循質(zhì)量守恒和能量守恒。 (2)核反應(yīng)中釋放的核能是由于核力做功引起的。,對于核力，以下哪些說法是正確的( ) A．核力是弱相互作用，作用力很小 B．核力是強(qiáng)相互作用，是強(qiáng)力 C．核子之間的距離小于0.810－15m時，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會融合在一起 D．人們對核力的了解很清楚，特別是在小于0.810－15m時，核力的變化規(guī)律更清楚,對核力的認(rèn)識,解析：核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，它的作用范圍在1.510－15m之內(nèi)，核力比庫侖力大得多。因此，選項(xiàng)B正確，A錯誤。 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，在距離小于0.810－15m時，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會融合在一起。所以，選項(xiàng)C正確。 人們對核力的了解還不是很清楚，這是科學(xué)家們奮力攻克的堡壘，故D項(xiàng)不正確。 答案：BC,關(guān)于核力的說法正確的是( ) 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1.510－15m之內(nèi) D．核力與電荷有關(guān) 答案：C 解析：核力是短程力，超過1.510－15m，核力急劇下降幾乎消失，故C對，核力與萬有引力、電磁力不同，故A、B不對，核力與電荷無關(guān)，故D錯。,下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中，正確的有( ) A．核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能 B．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大 C．重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大 D．中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大,對結(jié)合能與比結(jié)合能的理解,解析：核子結(jié)合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A選項(xiàng)錯；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核反而小，B、C選項(xiàng)錯；中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大，它的原子核內(nèi)核子數(shù)又比輕核多，因此它的結(jié)合能也比輕核大，D選項(xiàng)正確。 答案：D,對結(jié)合能、比結(jié)合能的認(rèn)識，下列說法正確的是( ) A．核子結(jié)合為原子核時，一定釋放能量 B．核子結(jié)合為原子核時，可能吸收能量 C．結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 D．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 答案：AD,一靜止的氡核(Rn)發(fā)生α衰變，放出一個速度為v0，質(zhì)量為m的α粒子和一個質(zhì)量為M的反沖核釙(Po)，若氡核發(fā)生衰變時，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子和釙核的動能。 (1)寫出衰變方程； (2)求出反沖核的速度；(計(jì)算結(jié)果不得使用原子量表示) (3)求出這一衰變過程中虧損的質(zhì)量。(計(jì)算結(jié)果不得使用原子量表示),結(jié)合能和質(zhì)量虧損的計(jì)算,