5.3核力与结合能课件高二下学期物理人教版选择性2

第3节

核力与结合能第五章人教版（2019）选择性必修三CONTENTS目录核力与四种基本相互作用01结合能02质量亏损03学以致用提高练习04思考与讨论：原子核是由中子和质子构成的。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？万有引力？原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的。在核子之间一定存在着第三种力，把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。第三种力——核力，是核力把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。新课导入知识讲解课堂小结随堂练习布置作业一、核力与四种基本相互作用1.核力（强相互作用）：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。特点：与万有引力和电磁力不同，距离增大时，强相互作用急剧减小，它的作用范围只有约10-15m，即原子核的大小，超过这个界限，这种相互作用实际上已经不存在了，它是短程力。这样，万有引力、电磁力和强相互作用分别在不同的尺度上发挥了作用。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业2.四种基本相互作用（1）万有引力：引力是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现。（2）电磁力：在原子核外，电磁力使电子和原子核结合成分子，使分子结合成液体与固体。电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小（3）强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。（4）弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子－质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比强相互作用力小。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业3.四种基本相互作用的对比作用对象特点作用范围举例引力相互作用电磁相互作用强相互作用弱相互作用一切物体之间随距离增大而减弱长程力，宏观重力电荷间、电流间、磁体间引力相互作用长程力，宏观弹力、摩擦力组成原子核的核子之间距离增大时急剧减小短程力，微观核力基本粒子之间距离增大时，急剧减小，比强相互作用小得多基本粒子间的力短程力，微观引起原子核β衰变的原因新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业二、结合能思考与讨论：如右下图所示，氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要吸收能量。反过来，4个核子结合成氦原子核要放出能量。那么，把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量有什么关系？

分开氦原子核：

把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量相等。核子结合成氦原子核：新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业1.结合能：当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量。这个能量叫做原子核的结合能。2.影响结合能大小的因素：组成原子核的核子数，组成原子核的核子数越多，结合能越大。3.比结合能（平均结合能）：原子核的结合能与核子数之比称为比结合能，也叫平均结合能①注意：核子结合成原子核时，平均每个核子所释放的结合能，它也等于把原子核拆散成每个核子时，外界提供给每个核子的平均能量。②意义：它反映了一个原子核稳定程度。比结合能越大，原子核越稳定。4.原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业5.不同原子核的比结合能图像：原子的比结合能随质量数的变化（1）不同原子比结合能不一样。比结合能越大，原子核越稳定。(2)由图，中等质量原子核的比结合能大，原子核比较稳定,轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核小。说明：把轻核聚合成质量较大的核，或者把重核分裂成中等质量的核，核子的比结合能都会增加，即核子发生新的质量亏损，也会伴随着核能的释放新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业视频演示：结合能新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业(1)结合能大的原子核，比结合能不一定大，结合能小的原子核，比结合能不一定小。(2)核的大小与原子核稳定的关系方面：中等大小核的比结合能最大、原子核最稳定。

思考与讨论：核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量。这个能量有多大？我们可能计算出来吗？特别提醒新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业三、质量亏损1.质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。（即组成原子核的核子的质量之和与原子核的质量之差）(1)质量亏损的同时以γ光子形式释放核能。(2)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒。(3)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的。注意：质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量。物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业2.爱因斯坦质能方程：爱因斯坦

物体的能量和质量之间存在密切的联系，他们的关系是：

核子在结合成原子核时要放出能量，出现质量亏损，大小为：质能方程

物体质量，随着能量的变化，会发生变化。E＝mc2

ΔE＝Δmc2新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业3.质能方程ΔE=Δmc2常用单位（1）m用“u(原子质量单位)”1u=1.660566×10-27kg（2）ΔE用“uc2”1uc2=931.5MeV（931.5兆电子伏）

(表示1u的质量变化相当于931.5MeV的能量改变)质能方程的本质：①质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质的质量和能量等同起来；②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；③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γ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。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业【课堂例题】已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg，质子的质量是mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量是mD=3.3436×10-27kg，求氘核的比结合能.解析：单个质子和单个中子的质量和为：mp+mn=（1.6726+1.6749）×10-27kg=3.3475×10-27kg这个数值与氘核质量之差：Δm＝（mp+mn）-mD=（3.3475-3.3436）×10-27kg=0.0039×10-27kg与这个质量差相对应的能量为：ΔE=Δmc2=0.0039×10-27×(3.00×108)2J=3.51×10-13J核物理中，能量单位常使用电子伏特：1eV=1.60×10-19J，所以结合能是：

氘核的比结合能为：

新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业视频演示：质量亏损新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业四、学以致用提高练习1.(多选)关于四种基本相互作用，下列说法正确的是()A．原子核中质子间的万有引力和电磁力可以达到平衡B．核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大C．弱相互作用是引起原子核β衰变的原因D．强相互作用的力程大于弱相互作用的力程【答案】CD随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业2.下列说法不正确的是()A.核力是短程力,作用范围很小,只在邻近核子间发生B.核力可能是引力,也可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内,形成稳定的原子核,但又不会融合在一起C.质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力D.核力是一种弱相互作用力,在其作用范围内,核力比库仑力大得多【答案】D随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业3.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.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C.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D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大【答案】D随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业4.下列说法正确的是()A．爱因斯坦的质能方程说明了物体质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由质能方程可知，能量与质量之间存在正比关系，可以用物体的质量作为它所含有的能量的量度C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转化成的D．因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量不守恒【答案】B随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业5.用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子。生成的氚