高中物理 19.5 核力与结合能导学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

核力与结合能【学习目标】1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；2．知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小；3．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。【重点难点】重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。难点：结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。【导学】一、核力与四种基本相互作用1．核力(1)定义：原子核内__________之间的相互作用力．(2)特点①核力是____________的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力________．②核力是________，作用范围在______________之内．在大于0.8×10－15m小于1.5×10－15m的范围内表现为________，在小于0.8×10－15m时表现为______．③核力的饱和性：每个核子只跟______的核子发生核力作用．2．四种基本的相互作用按照作用距离的长短，可把它们分为：(1)长程力：一种是__________，另一种是电磁力．(2)短程力：一种是______，另一种是______．______是引起原子核β衰变的原因．二、原子核中质子与中子的比例1．核子比例关系自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致______，但对于较重的原子核，中子数______质子数，越重的原子核，两者相差______．2．形成原因这与核力与电磁力的不同特点有关．原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力________，较多的质子集聚在一起的______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，中子与其他核子没有__________，但有相互吸引的______，所以有助于维系原子核的稳定．三、结合能与质量亏损1．结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时______的能量；或若干个核子在核力作用下结合成原子核时______的能量．2．比结合能：原子核的结合能与________之比为比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越______，原子核越______，__________的核的比结合能最大、最稳定．3．质量亏损(1)爱因斯坦质能方程______________．(2)质量亏损：原子核的质量______组成它的核子的质量之和的现象．典型例题：1例1、如果要把O分成8个质子和8个中子，需给它多少能量？要把它分为4个He，需给它多少能量？已知O的核子平均结合能是7.98MeV，He的核子平均结合能是7.07MeV.解析：将O分成8个质子和8个中子所提供的能量为O的结合能，即为其核子数与平均结合能的乘积．将O分成4个He可以看做两个过程：一是将O分成8个质子和8个中子，然后再将8个质子和8个中子结合成4个He，需提供的能量为此两个过程的能量之差．把O分成8个质子和8个中子需提供的能量为：ΔE1＝16×7.98MeV＝127.68MeV.将2个质子和2个中子结合成一个He所放出的能量为：ΔE2＝4×7.07MeV＝28.28MeV.则将O分成4个He需提供的能量为：ΔE′＝ΔE1－4ΔE2＝127.68MeV－4×28.28MeV＝14.56MeV.答案：127.68MeV14.56MeV例2、用动能为E1＝0.6MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成了两个α粒子(已知质子、α粒子、锂核的质量分别为mp＝1.0073u，mα＝4.0015u，mLi＝7.0160u)．(1)写出该核反应方程；(2)试计算生成的两个α粒子的动能之和．解析；(1)根据质量数和电荷数守恒有：Li＋H―→2He(2)核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.0160u＋1.0073u－2×4.0015u＝0.0203u.由质能方程可得核反应释放出的能量为ΔE＝Δm×931.5MeV＝0.0203×931.5MeV≈18.9MeV.又由能量守恒定律，得生成的两个α粒子的动能之和为E＝E1＋ΔE＝0.6MeV＋18.9MeV＝19.5MeV.【导练】1．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2MeV是氘核的结合能．下列说法正确的是()A．用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B．用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零2．...