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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-5 原子核原子核第十九章第十九章第五节核力与结合能第五节核力与结合能 第十九章第十九章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业6学习目标定位学习目标定位知道核力及其作用过程知道核力及其作用过程了解原子核中质子与中子的比例了解原子核中质子与中子的比例掌握结合能与质量亏损掌握结合能与质量亏损课堂情景切入课堂情景切入1945年年7月月16日日，第第一一颗颗原原子子弹弹在在新新墨墨西
2、西哥哥州州的的荒荒漠漠上上爆爆炸炸成成功功，其其爆爆炸炸力力相相当当于于1.8万万吨吨TNT炸炸药药爆爆炸炸时时安安放放原原子子弹弹的的钢钢塔塔全全部部熔熔化化，在在半半径径400m的的范范围围内内，沙沙石石都都被被烧烧成成黄黄绿绿色色的的玻玻璃璃状状物物质质，半半径径1600m范围内所有动植物全部死亡范围内所有动植物全部死亡巨大的核能是从哪里来的？巨大的核能是从哪里来的？知识自主梳理知识自主梳理核力与四种基本相互作用核力与四种基本相互作用 每个相邻核子每个相邻核子大得多大得多1.51015吸引吸引斥力斥力饱和性饱和性1.较轻的原子核较轻的原子核质子数和中子数质子数和中子数_。2轻重原子核轻重
3、原子核中子数中子数_质子数，越重的原子核两者相差越多。质子数，越重的原子核两者相差越多。原子核中质子与中子的比例原子核中质子与中子的比例 大致相等大致相等大于大于1.结合能结合能核核子子结结合合成成原原子子核核时时_的的能能量量，或或原原子子核核分分解解成成核核子子时时_的能量，都叫做原子核的结合能。的能量，都叫做原子核的结合能。2比结合能比结合能原子核的结合能与其原子核的结合能与其_之比，称做比结合能。之比，称做比结合能。3比结合能与原子核的稳定性比结合能与原子核的稳定性比比结结合合能能的的大大小小能能够够反反映映核核的的稳稳定定程程度度，_能能越越大大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。
4、原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。结合能结合能 放出放出吸收吸收核子数核子数比结合比结合1.质量亏损质量亏损组组成成原原子子核核的的_的的总总质质量量与与新新_的的质质量量之之差差，叫做核的质量亏损。叫做核的质量亏损。2质能方程质能方程E_(或或E_)这就是著名的爱因斯坦质能方程。这就是著名的爱因斯坦质能方程。质能方程质能方程 核子核子原子核原子核mc2mc2重点难点突破重点难点突破一、对原子核稳定性的理解一、对原子核稳定性的理解1原子的稳定性原子的稳定性原原子子核核大大到到一一定定程程度度时时，相相距距较较远远的的质质子子间间的的核核力力非非常常小小，较较多多的的质质子子聚聚集集在在一一起
5、起的的核核力力不不足足以以平平衡衡它它们们之之间间的的库库仑仑力力，原原子子核核就就不不稳稳定定了了。这这时时，如如果果不不再再成成对对地地增增加加质质子子和和中中子子，而而只只增增加加中中子子，中中子子与与其其他他核核子子间间没没有有库库仑仑斥斥力力，但但有有相相互互吸吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性。引的核力，有助于维系原子核的稳定性。2核力的饱和性核力的饱和性稳稳定定的的重重原原子子核核里里，中中子子数数要要比比质质子子数数多多。由由于于核核子子的的作作用用范范围围是是有有限限的的，核核力力具具有有饱饱和和性性，如如果果我我们们继继续续增增大大原原子子核核，一一些些核核子子间间的的距
6、距离离会会大大到到其其间间根根本本没没有有核核力力的的作作用用，这这时时即即使使再再增增加加中中子子，形形成成的的核核也也一一定定是是不不稳稳定定的的。所所以以，原原子子核核大大小小也受到限制。也受到限制。特别提醒：特别提醒：核核力力与与带带电电荷荷情情况况无无关关。无无论论是是质质子子间间、中中子子间间、质质子子和和中子间均存在核力，且是相同的。中子间均存在核力，且是相同的。为什么核子不能融合在一起？为什么核子不能融合在一起？答答案案：核核子子间间存存在在核核力力，当当核核力力的的作作用用范范围围小小于于0.81015m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。时，核力表现为斥力，因此核子
7、不会融合在一起。二、对质量亏损和质能方程的理解二、对质量亏损和质能方程的理解1对质量亏损的理解对质量亏损的理解(1)在在核核反反应应中中仍仍遵遵守守质质量量守守恒恒和和能能量量守守恒恒，所所谓谓的的质质量量亏亏损损并并不不是是这这部部分分质质量量消消失失或或质质量量转转变变为为能能量量。物物体体的的质质量量应应包包括括静静止止质质量量和和运运动动质质量量，质质量量亏亏损损是是静静止止质质量量的的减减少少，减减少少的的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。(2)质质量量亏亏损损也也不不是是核核子子个个数数的的减减少少，核核反反应应中中核核子子个个数数
8、是是不变的。不变的。2对质能方程对质能方程Emc2的理解的理解(1)质质能能方方程程说说明明，一一定定的的质质量量总总是是跟跟一一定定的的能能量量相相联联系系的的。具具体体地地说说，一一定定质质量量的的物物体体所所具具有有的的总总能能量量是是一一定定的的，等等于于光光速速的的平平方方与与其其质质量量之之积积，这这里里所所说说的的总总能能量量，不不是是单单指指物物体体的的动动能能、核核能能或或其其他他哪哪一一种种能能量量，而而是是物物体体所所具具有有的的各各种种能能量量的的总和。总和。(2)根根据据质质能能方方程程，物物体体的的总总能能量量与与其其质质量量成成正正比比。物物体体质质量量增增加加，
9、则则总总能能量量随随之之增增加加；质质量量减减少少，总总能能量量也也随随之之减减少少，这时质能方程也写作这时质能方程也写作Emc2。(3)质能方程的本质：质能方程的本质：质质量量或或能能量量是是物物质质的的属属性性之之一一，决决不不能能把把物物质质和和它它们们的的某一属性某一属性(质量和能量质量和能量)等同起来；等同起来；质质能能方方程程揭揭示示了了质质量量和和能能量量的的不不可可分分割割性性，方方程程建建立立了了这这两两个个属属性性在在数数值值上上的的关关系系，这这两两个个量量分分别别遵遵守守质质量量守守恒恒和和能能量量守守恒恒，质质量量和和能能量量在在数数值值上上的的联联系系决决不不等等于
10、于这这两两个个量量可可以以相相互转化；互转化；质质量量亏亏损损不不是是否否定定了了质质量量守守恒恒定定律律。根根据据爱爱因因斯斯坦坦的的相相对对论论，辐辐射射出出的的光光子子静静质质量量虽虽然然为为零零，但但它它有有动动质质量量，而而且且这这个个动动质质量量刚刚好好等等于于亏亏损损的的质质量量，所所以以质质量量守守恒恒、能能量量守守恒恒仍仍成立。成立。特别提醒：特别提醒：(1)切切记记不不要要误误认认为为亏亏损损的的质质量量转转化化为为能能量量。核核反反应应过过程程中中质质量量亏亏损损是是静静止止的的质质量量减减少少，辐辐射射光光子子的的运运动动质质量量刚刚好好等等于于亏损的质量，即反应前后仍
11、然遵循质量守恒和能量守恒。亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒。(2)核反应中释放的核能是由于核力做功引起的。核反应中释放的核能是由于核力做功引起的。考点题型设计考点题型设计 对对于于核核力力，以以下下哪哪些些说说法法是是正正确的确的()A核力是弱相互作用，作用力很小核力是弱相互作用，作用力很小B核力是强相互作用，是强力核力是强相互作用，是强力C核核子子之之间间的的距距离离小小于于0.81015m时时，核核力力表表现现为为斥斥力力，因此核子不会融合在一起因此核子不会融合在一起D人人们们对对核核力力的的了了解解很很清清楚楚，特特别别是是在在小小于于0.81015m时，核力的变化规律更
12、清楚时，核力的变化规律更清楚对核力的认识对核力的认识 解解析析：核核力力是是强强相相互互作作用用的的一一种种表表现现，它它的的作作用用范范围围在在1.51015m之之内内，核核力力比比库库仑仑力力大大得得多多。因因此此，选选项项B正正确确，A错误。错误。核核力力在在大大于于0.81015m时时，表表现现为为吸吸引引力力，且且随随距距离离增增大大而而减减小小，在在距距离离小小于于0.81015m时时，核核力力表表现现为为斥斥力力，因因此此核核子不会融合在一起。所以，选项子不会融合在一起。所以，选项C正确。正确。人人们们对对核核力力的的了了解解还还不不是是很很清清楚楚，这这是是科科学学家家们们奋奋
13、力力攻攻克克的堡垒，故的堡垒，故D项不正确。项不正确。答案：答案：BC关于核力的说法正确的是关于核力的说法正确的是()A核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B核力就是电磁力核力就是电磁力C核力是短程力，作用范围在核力是短程力，作用范围在1.51015m之内之内D核力与电荷有关核力与电荷有关答案：答案：C解解析析：核核力力是是短短程程力力，超超过过1.51015m，核核力力急急剧剧下下降降几几乎乎消消失失，故故C对对，核核力力与与万万有有引引力力、电电磁磁力力不不同同，故故A、B不不对，核力与电荷无关，故对，核力与电荷无关，故D错。错。 下下列列关关于
14、于结结合合能能和和比比结结合合能能的的说法中，正确的有说法中，正确的有()A核核子子结结合合成成原原子子核核吸吸收收的的能能量量或或原原子子核核拆拆解解成成核核子子放放出的能量称为结合能出的能量称为结合能B比比结结合合能能越越大大的的原原子子核核越越稳稳定定，因因此此它它的的结结合合能能也也一一定越大定越大C重重核核与与中中等等质质量量原原子子核核相相比比较较，重重核核的的结结合合能能和和比比结结合能都大合能都大D中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大对结合能与比结合能的理解对结合能与比结合能的理解 解解析析：核核子子结结合合成成原原子子核
15、核是是放放出出能能量量，原原子子核核拆拆解解成成核核子子是是吸吸收收能能量量，A选选项项错错；比比结结合合能能越越大大的的原原子子核核越越稳稳定定，但但比比结结合合能能越越大大的的原原子子核核，其其结结合合能能不不一一定定大大，例例如如中中等等质质量量原原子子核核的的比比结结合合能能比比重重核核大大，但但由由于于核核子子数数比比重重核核少少，其其结结合合能能比比重重核核反反而而小小，B、C选选项项错错；中中等等质质量量原原子子核核的的比比结结合合能能比比轻轻核核的的大大，它它的的原原子子核核内内核核子子数数又又比比轻轻核核多多，因因此此它它的的结结合合能能也也比轻核大，比轻核大，D选项正确。选
16、项正确。答案：答案：D对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是对结合能、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比结合能越大的原子核越稳定答案：答案：AD 一一静静止止的的氡氡核核(Rn)发发生生衰衰变变，放放出出一一个个速速度度为为v0，质质量量为为m的的粒粒子子和和一一个个质质量量为为M的的反反冲冲核核钋钋(Po)，若若氡氡核核发发生生衰衰变变时时，释释放放的的能能量量全全部部转转化化为为粒粒子子和和钋钋核的动能。核的动能。(1)写出衰变方程；写出衰变方程；(2)求出反冲核的速度；求出反冲核的速度；(计算结果不得使用原子量表示计算结果不得使用原子量表示)(3)求求出出这这一一衰衰变变过过程程中中亏亏损损的的质质量量。(计计算算结结果果不不得得使使用用原子量表示原子量表示)结合能和质量亏损的计算结合能和质量亏损的计算
