4.1 核力与核能 学案-福建省莆田第二中学2020-2021学年高二物理鲁科版选修3-5

第1节 核力与核能 学案 学习目标： 1.知道核力的性质， 2.知道原子核的结合能和平均结合能的概念. 3.知道什么是质量亏损，能应用质能方程进行计算． 基础知识： 一、核力与核的稳定性 1．核力：原子核里的核子间存在着相互作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核． 2．核力特点 (1)核力是核子间的强相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多． (2)核力是短程力，作用范围在1.5×1015m之内． (3)每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这也称为核力的饱和性． (4)核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用． 二、结合能与平均结合能 1．原子结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时需要的能量；或若干个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量． 2．平均结合能：原子核的结合能与核子数之比，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牢固，原子核越稳定，中等大小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：E＝mc2． (2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象． (3)亏损的质量与释放的能量间的关系：ΔE＝Δmc2． 重难点理解： 一、结合能与平均结合能的理解 1．平均结合能曲线：不同原子核的平均结合能随质量数变化图线如图所示． 从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小． 2．当比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时会释放核能． 3．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，中等核子数的原子核，比结合能较大，原子核较稳定． 二、质量亏损和核能的计算 1．对质能方程和质量亏损的理解 (1)质能方程 质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是E＝mc2. (2)质量亏损 质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2. 2．核能的计算方法 (1)根据质量亏损计算 ①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm. ②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能． 其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳． (2)利