核力与结合能(公开课).ppt

第四节 核力与结合能,第四节 核力与结合能,目标：,1、知道核力的概念及其性质。2、认识原子核的结合能3、了解平均结合能。4、会利用质能方程求解结合能。,回顾：原子核的组成,原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子,第四节 核力与结合能,提出问题：质子间存在着巨大的库伦斥力，那为什么质子没有被排斥开，反而还紧紧的结合在一起呢？,猜想：,万有引力？,一 核力及其性质,质子相互间距r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级为10-27kg，质子电量e的数量级为10-19C；万有引力常量G的数量级为10-11，静电力常量k的数量级为109。估算库仑力与万有引力之比？,解：,分析论证,结论：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。,再猜想：在核子之间一定存在着第三种力，使核子能紧密的结合在一起。核力。,一 核力及其性质,核力：相邻的核子之间存在的强相互作用力。,2、核力的性质（1）核力是强相互作用力；在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。（2）核力是短程力，只存在于相邻核子之间。（距离大于210-15m时核力迅速减小到零),1、概念：,二 结合能,要将原子核拆散成单个核子，一定需要吸收巨大的能量。,根据功能关系，理由是什么？,二 结合能,当光子能量等于或大于2.22MeV时，这个反应才会发生,一个质子和一个中子结合成氘核，要放出2.22MeV的能量,结合能：将原子核拆散成单个核子需要吸收的能量或是将核子结合成原子核所放出的能量,提出问题：,如何求解原子核的结合能？,3.3475 1027,在物理上，原子核的质量总是小于组成该核的全部核子独自存在时的总质量，这两者的差额叫做质量亏损,三 质能方程 E=mc2,(1)物体具有的能量跟它的质量存在着简单正比关系.,对质能方程理解E=mc2的理解,三 质能方程 E=mc2,（2）任何质量为m的物体都具有大小相当于mc2的能量。任何一部分能量也都与一定的质量向对应。,（3）物体的质量发生变化，相对应的能量也会变化。,m1,m2,m3,根据质能方程E=mc2和能量守恒定律，推导出光子的能量(即氘核的结合能）并总结出求结合能的方法。,方法：,计算结合能时，先计算质量亏损m，在带入质能方程求出结合能,三 质能方程 E=mc2,E,三 质能方程 E=mc2,3.3475 1027,理论值：,m=(mn+mp-m氘）=0.0039 1027kg,试验值：,2.22Mev,计算结合能时，先计算质量亏损m，在带入质能方程求出结合能,方法：,推广,推广,计算任意核反应中释放的核能，先计算质量亏损m，在带入质能方程求出核能。,核能,质量亏损,三 质能方程 E=mc2,【讨论与交流】,三 质能方程 E=mc2,1、质量和能量是两个完全不同的概念，它们表征的对象不同，相互之间不能转化。,下面说法是否正确。并说明理由。,（1）由质能方程E=mc2，可推得E=mc2,这说明质量就是能量，质量可以转化为能量。,2、质能方程揭示了质量与能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系。决不是这两个量相互转化。,（2）关系式E=mc2中的质量亏损表明在核反应时质量不守恒。,三 质能方程 E=mc2,【讨论与交流】,下面说法是否正确。并说明理由。,（2）关系式E=mc2中的质量亏损表明在核反应时质量不守恒。,1、质量包括静止质量和运动质量两部分组成,2、E=mc2中m可以理解为静止质量的亏损，也可以理解为释放的能量E对应的运动质量增加,3、因此质量亏损不能简单地认为质量减少，质量亏损的本质是静止质量的亏损转化为运动质量，是质量守恒在核反应中的客观体现,m1,m2,m3,E,【思考】：结合能越大原子核是不是越难被拆散？即：结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？,四 平均结合能,如何才能反映原子核的稳定程度？,U-235,Li-6,四 平均结合能,1）概念：原子核的结合能与核子数之比,2）理解：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，外界必须提供给每个核子的平均能量。,2、平均结合能：,3）意义：,它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能越大，核越稳定。,四 平均结合能,1）概念：原子核的结合能与核子数之比,3）意义：它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能越大，核越稳定。,4）规律：较轻核和较重核的核子平均结合能较小,稳定性较差;中等质量核的核子平均结合能较大，稳定性较好。,2）理解：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，外界必须提供给每个核子的平均能量。,2、平均结合能：,目标检测,1、一下关于核力的说法正确的是（）A、核力存在于任何核子之间B、核力只存在于相邻的核子之间C、核力与万有引力性质相同D、核力是一种短程的强作用力,B、D,考查点：核力的性质,目标检测,2、联合国将2005年定为“国际物理年”，以纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献。对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中正确的是（)A、E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B、E=mc2中的E表示发生核反应过程中释放的核能C、根据E=mc2 可以计算核反应中释放的核能D、E=mc2 表示发生的质量亏损 m转变成为能量 E释放出来,A、C,3、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3,中子的质量为m4,则反应过程中释放的能量为：（）,目标检测,A、,C、,D、,B、,C,核反应方程为：,目标检测（拓展）,4、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是（）,A、核反应方程是,D、光子的波长,C、辐射出的光子的能量 E=（m3-m1-m2)c2,B、聚变反应中的质量亏损m=m1+m2-m3,B,小结,1、核子之间的强相互作用力叫_。主要特点是_,_.2、当核子结合成原子核时要_(“吸收”或“放出”)一定的能量，原子核分解成核子时，要_(“吸收”或“放出”)同样的能量，这个能量叫做原子核的结合能。3、结合能与核子数之比称_,平均结合能_(“越大”“越小”)表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。4、求解原子核的结合能的方法是：,核力,短程力,强相互作用（强力）,吸收,放出,平均结合能,越大,根据爱因斯坦质能方程E=mc2，物质内贮藏着巨大能量，问题是如何使贮藏的能量释放出来，供人类所使用，迄今为止，人类所利用的能量还只是很小的一部分，如果人类在探索中能掌握新的方式，以产生更大的质量亏损，也就必然能够获得更为可观的能量，这对解决人类的能源危机具有重要意义。,结束语,这个光荣而由艰巨的任务，就有同学们去完成了！,作业：,1、上交作业 P83 1、2,2、课后思考：利用核能有哪几种途径？预习第五节 裂变和聚变,欢迎批评指导,