《新教材同步辅导2023年高中物理第五章原子与原子核第三节核力与核反应方程课件粤教版选择性必修第三册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材同步辅导2023年高中物理第五章原子与原子核第三节核力与核反应方程课件粤教版选择性必修第三册（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章第五章 原子与原子核原子与原子核学习目标物理与STSE1掌握原子核的组成，知道核子的概念(重点)2掌握质量数、电荷数和核子数间的关系(重点)3知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程(重点、难点)4了解四种基本相互作用，知道核力的特点5认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算(重点)知识点一原子核的组成1质子的发现(如图所示)2中子的发现(如图所示)3原子核的组成由质子和中子组成，它们统称为核子4原子核的符号2核力的特点(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多(2)核力是短程力，作用范围在21015 m之内3四种基本相互作用知识点四结合能1结合
2、能原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能2比结合能原子核的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，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定中等大小的核的比结合能最大、最稳定3质能方程物体的能量与它们质量的关系是：Emc24质量亏损原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象解析：根据原子核内各量的关系可知核外电子数质子数67，中子数为1666799，故核内中子数与核外电子数之差为996732，故A正确，B、C、D错误答案：A3(多选)下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有()A核子结合成原子核时放出能量B原子核拆解成核子
3、时要吸收能量C比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大D重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大解析：核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A、B正确；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，选项C、D错误答案：AB探究一原子核的组成2基本关系核电荷数质子数(Z)元素的原子序数核外电子数，质量数(A)核子数质子数中子数3同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以
4、有相同的化学性质，但它们的中子数可能不同，所以它们的物理性质不同解析：原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和(1)镭核中的质子数等于原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差即NAZ22688138.原子核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量本题容易把核电荷数误认为是原子核的电荷量而造成错解探究二原子核的人工反应及核反应方程1核反应的条件用粒子、质子、中子，甚至用光子轰击原子核使原子核发生转变2核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部
5、使核发生了转变3原子核人工转变的三个典型核反应(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：4人工转变核反应与衰变的比较不同点原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响相同点人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒写核反应方程时应注意以下三点(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单箭头表示反应方向(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰(3)核反应过程和衰变现象都遵循电荷数和质量数守恒质量数守恒不是质量守恒，核反应过程中一般
6、会发生质量的变化3如图所示是原子核人工转变实验装置示意图，A是粒子源，F是铝箔，S是荧光屏，在容器中充入氮气后，屏S上出现闪光，该闪光产生的原因是()A粒子射到屏S上产生的B粒子源中放出的射线射到屏上产生的C粒子轰击铝箔F上打出的某种粒子射到屏上产生的D粒子轰击氮核后产生的某种粒子射到屏上产生的解析：充入氮气后，粒子轰击氮核产生质子，质子穿过铝箔后射到荧光屏上，使荧光屏上出现闪光，故D正确答案：D探究三对核力的理解1核力的性质(1)核力是四种基本相互作用中的强相互作用的一种表现(2)核力是短程力，约在1015 m数量级时起作用(3)核力具有饱和性核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核
7、内所有核子发生作用(4)核力具有电荷无关性核力与核子电荷无关2原子核中质子与中子的比例关系(1)较轻的原子核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，越重的原子核，两者相差越多(2)形成原因若质子与中子成对地人工构建原子核，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，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原
8、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的【典例3】关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A原子核中质子数和中子数一定相等B稳定的重原子核里，质子数比中子数多C原子核都是非常稳定的D由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在解析：原子核中原子数和中子数不一定相等，质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A、B错误；原子核可以发生衰变，故C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故D正确答案：D记忆核力特点技巧(1)核子包括质子和中子，而中子不带电，所以核力与电荷无关(2)原子核非常小
9、，所以核力属于短程力(3)质子间的核力比库仑力大得多，属于强相互作用力6对原子核的组成，下列说法正确的是 ()A核力可使一些中子组成原子核B核力可使非常多的质子组成原子核C不存在只有质子的原子核D质量较大的原子核内一定有中子7(多选)对核力的认识，下列说法正确的是()A任何核子之间均存在核力B每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C核力只存在于质子之间D核力是短程力解析：由核力的特点知道，只有相距1.51015 m内的核子之间存在核力，核力发生在相邻核子之间答案：BD探究四对比结合能的理解1比结合能曲线不同原子核的比结合能随质量数的变化图线如图所示从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和
10、重核的比结合能都比中等质量的原子核要小2比结合能与原子核稳定性的关系(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核越稳定(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等质量大小的核比结合能较大，表示原子核较稳定(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可释放核能例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能解析：因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为B、C时，出现质量亏损，故放出核能，故A错误；同理可得B、D
11、错误，C正确答案：C结合能的应用技巧(1)组成原子核的核子越多，结合能越大(2)结合能与核子个数之比称为比结合能，比结合能越大原子核越稳定(3)结合能通常只用在原子核中8(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是()A核子结合为原子核时，一定释放能量B核子结合为原子核时，可能吸收能量C结合能越大的原子核越稳定D比结合能越大的原子核越稳定解析：由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量，反之，将原子核分开变为自由核子，它需要吸收相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；组成原子核的核子越多，它的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能越大的原子核越稳定，故C错误，D
12、正确答案：AD9下列关于结合能和平均结合能的说法正确的是 ()A核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大D中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大解析：核子结合成原子核放出的能量或原子核拆解成核子吸收的能量称为结合能，故A错误；平均结合能越大的原子核越稳定，它的结合能还和核子的数量有关，故B错误；重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能大，重核的平均结合能比中等核的小，故C错误；中等质量原子核的平均结合能和结合能比轻核的都大，故D正确答案：D10一个
13、中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为_该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为_探究五能量与质量的关系1质量亏损所谓质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成原子核的过程中以能量的形式辐射出去了反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给总之，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们之间的关系就是Emc2.2能量与质量的关系质能方程Emc2.(1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而
14、是物体所具有的各种能量的总和(2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少这时质能方程也写作Emc2.(3)质能方程的本质：质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一属性(质量和能量)等同起来；质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个量可以相互转化；质量亏损不是否定了质量守恒定律，根据爱因斯坦的相对论，辐射出的光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立3核能的计算方法
15、根据质量亏损计算：(1)根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损m.(2)根据爱因斯坦质能方程Emc2计算核能其中m的单位是千克，E的单位是焦耳4判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法(1)根据反应前后质量的变化情况进行判断若质量减少即发生了质量亏损，则释放能量；若质量增加，则吸收能量(2)根据动能变化判断，若不吸收光子而动能增加则放出能量核能的两种单位换算技巧(1)若以kg为质量亏损m的单位，则计算时应用公式Emc2.(2)若以原子质量单位“u”为质量亏损单位，则Em931.5 MeV.(3)两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，1 MeV11061.61019 J1.61013 J.12取质子的质量mp1.672 61027 kg，中子的质量mn1.674 91027 kg，粒子的质量m6.646 71027 kg，光速c3.0108 m/s.请计算粒子的结合能(计算结果保留两位有效数字)解析：组成粒子的核子与粒子的质量差m(2mp2mn)m，又结合能Emc2，代入数据得E4.31012 J.答案：4.31012 J
