1.了解四種基本相互作用,知道核力的性質(zhì)。2.知道原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能的概念。3.知道什么是質(zhì)量虧損,能應(yīng)用愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程進(jìn)行計(jì)算。
一、核力與四種基本相互作用1.核力(1)定義:原子核中的核子之間的相互作用力。(2)作用:使得核子緊密地結(jié)合在一起,形成穩(wěn)定的原子核。2.核力的特點(diǎn)(1)核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn),在原子核的尺度內(nèi),核力比庫(kù)侖力大得多。(2)強(qiáng)相互作用是短程力,作用范圍只有約10-15m。3.第四種相互作用物理學(xué)家在原子核內(nèi)發(fā)現(xiàn)了自然界的第四種相互作用——弱相互作用,弱相互作用是引起原子核β衰變的原因。該作用也是短程力,其力程比強(qiáng)相互作用更短,為10-18m。
二、結(jié)合能與質(zhì)量虧損1.結(jié)合能原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的,要把它們分開(kāi),也需要能量,這就是原子核的結(jié)合能。2.比結(jié)合能原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比,叫作比結(jié)合能,也叫作平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大,表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。3.質(zhì)能方程物體的能量與它的質(zhì)量的關(guān)系是:E=mc2。4.質(zhì)量虧損原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象。
1.正誤判斷(1)核力是強(qiáng)相互作用,在任何情況下都比庫(kù)侖力大。(　　)(2)原子核內(nèi)的質(zhì)子是靠萬(wàn)有引力來(lái)抗衡庫(kù)侖斥力的。(　　)(3)組成原子核的核子越多,它的結(jié)合能就越大。(　　)(4)結(jié)合能越大,核子結(jié)合得越牢固,原子越穩(wěn)定。(　　)(5)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。(　　)(6)自由核子結(jié)合為原子核時(shí),可能吸收能量。(　　)(7)弱相互作用是引起原子核β衰變的原因。(　　)(8)質(zhì)能方程E=mc2表明了質(zhì)量與能量間的一種對(duì)應(yīng)關(guān)系。(　　)答案(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√　(8)√
2.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3,當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí),釋放的能量是(c表示真空中的光速)(　　)A.(m1+m2-m3)cB.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2D.(m1-m2-m3)c2解析根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δmc2知,核反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量等于質(zhì)量的減少量與光速c的二次方的乘積,故選項(xiàng)C正確。答案C
3.對(duì)核力的認(rèn)識(shí),下列說(shuō)法正確的是(　　)A.任何物體之間均存在核力B.核力只存在于質(zhì)子和中子之間C.核力只存在于質(zhì)子之間D.核力發(fā)生在相距10-15 m內(nèi)的核子之間解析由核力的特點(diǎn)知道,相距10-15 m內(nèi)的核子之間存在核力。答案D
核力與四種基本相互作用情境探究
要點(diǎn)提示(1)核子之間還存在著核力作用。(2)當(dāng)核子增多時(shí),原子核增大,核子間的距離也增大,當(dāng)距離較大時(shí),一些核子間可能就沒(méi)有核力的作用了,這樣形成的核不穩(wěn)定,最終會(huì)瓦解。因此質(zhì)子與中子不能隨意地組合形成無(wú)數(shù)不同的原子核。
知識(shí)歸納1.四種基本相互作用在不同尺度上發(fā)揮作用(1)引力相互作用,引力主要在宏觀和宏觀尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”。是引力使行星繞著恒星轉(zhuǎn),并且聯(lián)系著星系團(tuán),決定著宇宙的現(xiàn)狀。萬(wàn)有引力是長(zhǎng)程力。(2)電磁相互作用:電磁力在原子核外,電磁力使電子不脫離原子核而形成原子,使原子結(jié)合成分子,使分子結(jié)合成液體和固體。(3)強(qiáng)相互作用:在原子核內(nèi),強(qiáng)相互作用將核子束縛在一起,強(qiáng)力是短程力。(4)弱相互作用:弱相互作用是引起原子核β衰變的原因,即引起中子—質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用也是短程力,其力程比強(qiáng)力更短,作用強(qiáng)度則比電磁力小。
2.核力的性質(zhì)(1)核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。(2)核力是短程力。約在10-15 m的范圍內(nèi)起作用,距離大于0.8×10-15 m時(shí)為引力,距離小于0.8×10-15 m時(shí)為斥力。(3)核力具有飽和性。核子只對(duì)相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力,而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。(4)核力具有電荷無(wú)關(guān)性。核力與核子電荷無(wú)關(guān)。
實(shí)例引導(dǎo)例1 (多選)下列說(shuō)法正確的是(　　)A.核力是短程力,作用范圍很小,只在鄰近核子間發(fā)生B.核力可能是引力,也可能是斥力。核力把核子緊緊束縛在核內(nèi),形成穩(wěn)定的原子核,但又不會(huì)融合在一起C.質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子之間都可能有核力D.核力是一種弱相互作用力,在其作用范圍內(nèi),核力比庫(kù)侖力大得多解析核力作用的范圍在10-15 m區(qū)域內(nèi),只在鄰近核子間發(fā)生,是短程力,A正確;核力可能表現(xiàn)為引力,也可能表現(xiàn)為斥力,B正確;核力是核子之間的強(qiáng)相互作用力,C正確;核力是一種強(qiáng)相互作用力,D錯(cuò)誤。答案ABC
規(guī)律方法 四種基本相互作用比較
變式訓(xùn)練1(多選)對(duì)于核力,以下說(shuō)法正確的是(　　)A.核力是弱相互作用力,作用力很小B.核力是強(qiáng)相互作用的表現(xiàn),是強(qiáng)力C.核子之間的距離小于0.8×10-15 m時(shí),核力表現(xiàn)為斥力,因此核子不會(huì)融合在一起D.核力的作用范圍很大,是長(zhǎng)程力解析核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn),它的作用范圍在1.5×10-15 m之內(nèi),核力比庫(kù)侖力大得多,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;核力在大于0.8×10-15 m時(shí)表現(xiàn)為吸引力,且隨距離增大而減小;在距離小于0.8×10-15 m時(shí),核力表現(xiàn)為斥力,因此核子不會(huì)融合在一起,選項(xiàng)C正確;核力是短程力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案BC
結(jié)合能情境探究1.設(shè)有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子在核力作用下靠近碰撞并結(jié)合成一個(gè)氘核。質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核的過(guò)程中是釋放能量還是吸收能量?使氘核分解為質(zhì)子和中子的過(guò)程中呢?要點(diǎn)提示質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核的過(guò)程中要釋放能量;氘核分解成質(zhì)子和中子時(shí)要吸收能量。
2.如圖所示是原子核轉(zhuǎn)變示意圖。(1)在核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)是否守恒?(2)在該核反應(yīng)過(guò)程中會(huì)釋放出能量,反應(yīng)前后原子核的質(zhì)量是否會(huì)發(fā)生變化?要點(diǎn)提示(1)在核反應(yīng)中,質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)是守恒的。(2)會(huì)發(fā)生變化,是減少的。
知識(shí)歸納1.比結(jié)合能曲線(xiàn)不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化的圖線(xiàn)如圖所示。從圖中可看出,中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能最大,輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核要小。
2.比結(jié)合能與原子核穩(wěn)定的關(guān)系(1)比結(jié)合能的大小能夠反映原子核的穩(wěn)定程度,比結(jié)合能越大,原子核就越難拆開(kāi),表示該原子核就越穩(wěn)定。(2)核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核,比結(jié)合能都比較小,表示原子核不太穩(wěn)定;中等核子數(shù)的原子核,比結(jié)合能較大,表示原子核較穩(wěn)定。(3)當(dāng)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時(shí),就可能釋放核能。例如,一個(gè)核子數(shù)較大的重核分裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核,或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核,都能釋放出巨大的核能。
答案AD規(guī)律總結(jié)結(jié)合能的應(yīng)用技巧(1)組成原子核的核子越多,結(jié)合能越高。(2)結(jié)合能與核子個(gè)數(shù)之比稱(chēng)作比結(jié)合能,比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定。(3)結(jié)合能通常只用在原子核中。
變式訓(xùn)練2下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說(shuō)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(chēng)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(cuò)誤;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(cuò)誤;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
質(zhì)量虧損情境探究愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論中的質(zhì)能方程給出了核能的計(jì)算方法。請(qǐng)思考:(1)核反應(yīng)中質(zhì)量虧損與質(zhì)量守恒矛盾嗎?(2)核子結(jié)合成原子核時(shí)為何出現(xiàn)質(zhì)量虧損?要點(diǎn)提示(1)不矛盾。(2)獨(dú)立的核子之間沒(méi)有作用力,但若使核子結(jié)合為原子核,核子之間需接近到核力作用的范圍。在核力的作用下結(jié)合為一體,核力做正功,能量減少,即釋放出能量,由ΔE=Δmc2知質(zhì)量發(fā)生虧損。
知識(shí)歸納1.對(duì)質(zhì)量虧損的理解(1)質(zhì)量虧損,并不是質(zhì)量消失,減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過(guò)程中以能量的形式輻射出去了。反過(guò)來(lái),把原子核分裂成核子,總質(zhì)量要增加,總能量也要增加,增加的能量要由外部供給。(2)質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯地表現(xiàn)出來(lái)。(3)Δm是核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量之差。
2.對(duì)質(zhì)能方程E=mc2本質(zhì)的理解愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程反映的是質(zhì)量虧損和核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系,并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系。對(duì)于質(zhì)量虧損,不能理解為質(zhì)量變成了能量,質(zhì)能方程的本質(zhì)是:(1)質(zhì)量或能量是物質(zhì)的屬性之一,絕不能把物質(zhì)和它們的某一屬性(質(zhì)量和能量)等同起來(lái)。(2)質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性,建立了這兩個(gè)屬性在數(shù)值上的關(guān)系,這兩個(gè)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)系絕不等于這兩個(gè)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(ài)因斯坦的相對(duì)論,輻射出的γ光子靜質(zhì)量雖然為零,但它有動(dòng)質(zhì)量,而且這個(gè)動(dòng)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。
3.核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量ΔE=Δmc2從愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程同樣可以得出,物體的能量變化ΔE與物體的質(zhì)量變化Δm的關(guān)系:ΔE=Δmc2。
實(shí)例引導(dǎo)例3 一靜止的氡核 發(fā)生α衰變,放出一個(gè)速度為v0,質(zhì)量為m的α粒子和一個(gè)質(zhì)量為M的反沖核釙(P),若氡核發(fā)生衰變時(shí),釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子和釙核的動(dòng)能。(1)寫(xiě)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(guò)程中虧損的質(zhì)量。(計(jì)算結(jié)果不得使用原子量表示)
規(guī)律方法 1.核反應(yīng)是釋放還是吸收能量的兩種判斷方法(1)根據(jù)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化質(zhì)量虧損——釋放能量;質(zhì)量增加——吸收能量。(2)根據(jù)反應(yīng)前后的比結(jié)合能的變化比結(jié)合能變大——釋放能量;比結(jié)合能變小——吸收能量。
2.核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算①根據(jù)核反應(yīng)方程,計(jì)算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm。②根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2計(jì)算核能。其中Δm的單位是千克,ΔE的單位是焦耳。(2)根據(jù)能量守恒和動(dòng)量守恒來(lái)計(jì)算核能參與核反應(yīng)的粒子所組成的系統(tǒng),在核反應(yīng)過(guò)程中的動(dòng)量和能量是守恒的,因此,利用動(dòng)量和能量守恒可以計(jì)算出核能的變化。(3)利用平均結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能原子核的結(jié)合能=核子的平均結(jié)合能×核子數(shù),核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差,就是該核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能。閃光語(yǔ)錄質(zhì)量虧損不是核子個(gè)數(shù)的減少,核反應(yīng)中核子個(gè)數(shù)是不變的。
變式訓(xùn)練3(多選)如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖像。下列說(shuō)法中正確的是(　　)A.若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過(guò)程一定要釋放能量B.若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過(guò)程一定要吸收能量C.若A能分裂成B、C,分裂過(guò)程一定要釋放能量D.若A能分裂成B、C,分裂過(guò)程一定要吸收能量解析由題圖可知,F原子核的核子的平均質(zhì)量小,則原子序數(shù)較小的核D、E結(jié)合成原子序數(shù)較大的核F時(shí),因F的核子的平均質(zhì)量小于D、E核子的平均質(zhì)量,故出現(xiàn)質(zhì)量虧損,由質(zhì)能方程知,該過(guò)程一定要放出核能,所以選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;因?yàn)锽、C的核子的平均質(zhì)量小于A核子的平均質(zhì)量,故A分裂成B、C的過(guò)程一定要釋放能量,所以選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。答案AC
1.氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成,這兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力和核力,則三種力從大到小的順序是(　　)A.核力、萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力B.萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力、核力C.庫(kù)侖力、核力、萬(wàn)有引力D.核力、庫(kù)侖力、萬(wàn)有引力解析核力是核子之間的一種強(qiáng)相互作用,其相互作用力巨大,遠(yuǎn)超過(guò)兩個(gè)質(zhì)子之間的庫(kù)侖力,兩質(zhì)子之間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力,故選項(xiàng)D正確。答案D
2.太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能量,同時(shí)其質(zhì)量不斷減少。太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為4×1026 J,根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程,太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近(　　)A.1036 kgB.1018 kgC.1013 kgD.109 kg解析由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,答案D
3.(多選)下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說(shuō)法中,正確的有(　　)A.核子結(jié)合成原子核時(shí)放出能量B.原子核拆解成核子時(shí)要吸收能量C.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D.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、B正確;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,C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案AB

相關(guān)課件

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)3 核力與結(jié)合能背景圖課件ppt：

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)3 核力與結(jié)合能背景圖課件ppt，共46頁(yè)。PPT課件主要包含了目錄索引，探究點(diǎn)二結(jié)合能等內(nèi)容，歡迎下載使用。

高中物理3 核力與結(jié)合能教課ppt課件：

這是一份高中物理3 核力與結(jié)合能教課ppt課件，共15頁(yè)。PPT課件主要包含了原子核，質(zhì)子帶正電，猜想萬(wàn)有引力，復(fù)習(xí)鞏固，四種相互作用，模型分析，結(jié)合能，質(zhì)量虧損，比結(jié)合能等內(nèi)容，歡迎下載使用。

人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)3 核力與結(jié)合能課堂教學(xué)課件ppt：

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)3 核力與結(jié)合能課堂教學(xué)課件ppt，共36頁(yè)。

英語(yǔ)朗讀寶

相關(guān)課件 更多

人教版 (2019)3 核力與結(jié)合能評(píng)課課件ppt

人教版 (2019)3 核力與結(jié)合能評(píng)課課件ppt
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)1 原子核的組成示范課課件ppt

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)1 原子核的組成示范課課件ppt
人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)3 核力與結(jié)合能背景圖ppt課件

人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)3 核力與結(jié)合能背景圖ppt課件
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)3 核力與結(jié)合能教學(xué)演示ppt課件

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)3 核力與結(jié)合能教學(xué)演示ppt課件
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)電子課本

3 核力與結(jié)合能

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修 第三冊(cè)

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇，專(zhuān)業(yè)更值得信賴(lài)
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部