1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-5原子核第十九章 第五节 核力与结合能第十九章学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5课后强化作业6学习目标定位知道核力及其作用过程了解原子核中质子与中子的比例掌握结合能与质量亏损课堂情景切入1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600m范围内所有动植物全部死亡巨大的核能是从哪里来的？知识自主梳理1核力组成原子核的_之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核
2、力。2核力的性质核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质。(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力_。核力与四种基本相互作用每个相邻核子大得多(2)核力是短程力，作用范围在_m之内，核力在大于0.81015m时表现为_力，且随距离增大而减小，超过1.510 15m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.81015m时，核力表现为_，因此核子不会融合在一起。(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的_。1.51015吸引斥力饱和性3四种基本相互作用(1)万有引力(长程力)(2)电磁相互作用(长程力)(3)强相互作用(短程力)(4)弱相互作用(
3、短程力)1较轻的原子核质子数和中子数_。2轻重原子核中子数_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大致相等大于1结合能核子结合成原子核时_的能量，或原子核分解成核子时_的能量，都叫做原子核的结合能。2比结合能原子核的结合能与其_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的大小能够反映核的稳定程度，_能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。结合能放出吸收核子数比结合1质量亏损组成原子核的_的总质量与新_的质量之差，叫做核的质量亏损。2质能方程E_(或E_)这就是著名的爱因斯坦质能方程。质能方程核子mc2mc2原子核重点难点突破一、对原子核稳定性的理解1原子的稳
4、定性原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性。2核力的饱和性稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核子的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。所以，原子核大小也受到限制。特别提醒：核力与带电荷情况无关。无论是质子间、中子间、质子和中子间均存在核力，且是相同的。为什么核子不能融
5、合在一起？答案：核子间存在核力，当核力的作用范围小于0.81015m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。二、对质理亏损和质能方程的理解1对质量亏损的理解(1)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓的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的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。(2)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。2对质能方程的理解爱因斯坦质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系Emc2，或物体的质量与其总能量的数量关系Emc2，此方程揭示了质量和能量不可分割，一定质量的物体所具有
6、的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量的乘积，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是物体所具有的各种能量之和，物体质量增加则总能量增加，质量减小，总能量随之减小，二者在数上存在着简单的正比关系。特别提醒：(1)切记不要误认为亏损的质量转化为能量。核反应过程中质量亏损是静止的质量减少，辐射光子的运动质量刚好等于亏损的质量，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。有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？答案：不对。在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全
7、部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化。三、结合能的计算方法1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。(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即Em931.5MeV。其中m的单位是u，E的单位是MeV。3根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，利用动量和能量守恒可以计算出核能的变化。4利用平均结合能来计算核能原子核的结
8、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。考点题型设计对核力的认识解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.51015m之内，核力比库仑力大得多。因此，选项B正确，A错误。核力在大于0.81015m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.81015m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。所以，选项C正确。人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒，故D项不正确。答案：BC对核子结合成原子核的下列说法正确的是()A原子核内的核子间均存在核力B原子核内的质
9、子间均存在核力和库仑力C稳定原子核的质子数总是与中子数相等D对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用答案：D解析：核力是短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；核力只作用于相邻的核子，随着质子数增加，为使原子核保持稳定，必须靠中子数的增多来抵消库仑力的作用，故C错误，D正确。对结合能与质量亏损的理解解析：Emc2说明能量与质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量与质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，而B项正确。核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是从静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变为能量，故C项错误。在核反应
10、中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变为动质量，故D错误。答案：B对公式Emc2的正确理解是()A如果物体的能量减少了E，它的质量也一定相应减少mB如果物体的质量增加了m，它的能量也一定相应增加mc2Cm是某原子核在衰变过程中增加的质量D在把核子结合成原子核时，若放出的能量是E，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是m答案：ABD解析：一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了E，它的质量也一定相应减少m，即发生质量亏损，所以选项A、D正确，如果物体的质量增加了m，它的能量也一定相应增加mc2，所以选项B正确，某原子核在衰变时，
11、一定发生质量亏损，所以选项C错误。结合能和质量亏损的计算(黄冈市20132014学年高二下学期期末)在某些恒星内部，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，已知氘核的质量为3.34361027kg，氚核的质量为5.00821027kg，氦核的质量为6.64671027kg，中子的质量为1.67491027kg，真空中光速c3108m/s。(1)写出核反应方程；(2)这个反应中释放的核能为多少？(结果保留一位有效数字)答案：(1)HHHen(2)31012J解析：(1)核反应方程：HHHen(2)质量亏损m(m氘m氚)(m氦m中)0.03021027kg释放核能Emc20.03021027(3108)2J31012J课后强化作业（点此链接）
