5.3-5.4 核力与结合能、核裂变和核聚变 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

人教版 选择性必修第三册 5.3 核力与结合能 核裂变与核聚变 第五章 原子核 一、核力与四种基本相互作用 1.核力:能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力(强相互作用,也叫强力)。 2.特点 (1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。在原子核尺度内,核力比库仑力大得多。 (2)核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用,距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎消失,距离小于0.8×10-15m时为斥力,因此核子不会融合在一起。 (3)核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这种性质称之为核力的饱和性。 (4)核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态,核力与核子电荷无关。 新知讲解 (2)电磁力:在原子核外,电磁力使电子结合成分子,使分子结合成液体与固体。 (1)万有引力:引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕恒星转动,并且联系着星系团,决定了宇宙的现状和未来。 (3)强相互作用:在原子核内,强力将核子束缚在一起。 (4)弱相互作用:弱相互作用是引起原子核β衰变的原因,即引起中子-质子转变的原因。弱相互作用也是短程力,其力程比强力更短,为10-18m,作用强度则比电磁力小。 3.四种相互作用 新知讲解 二、结合能 结合能: 将原子核拆分成单个核子需要吸收的能量 将单个核子结合成原子核所要放出的能量 当核子结合成原子核时要放出一定能量;原子核分解成核子时,要吸收同样的能量。这个能量叫做原子核的结合能。 结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量,而是为把核子分开而需要的能量。 组成原子核的核子数,组成原子核的核子数越多,结合能越大。 U-235 新知讲解 1.比结合能:原子核的结合能与核子数之比称为比结合能,也叫平均结合能。 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,外界提供给每个核子的平均能量。 比结合能 结合能 核子数 = 3.意义:它反映了一个原子核稳定程度。比结合能越大,原子核越稳定。 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。 新知讲解 三、质量亏损 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和。 质量亏损: 爱因斯坦的质能方程: 质量亏损表明原子核内的确存在着结合能。 核子在结合成原子核时出现的质量亏损,正表明它们在互相结合过程中放出了能量。 3.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏。 新知讲解 四、核裂变的发现 1.核裂变:物理学中把重核分裂成两个较轻的核时,释放出核能的反应叫做核裂变。 裂变中释放出巨大的能量,在上述裂变中,裂变后的总质量小于裂变前的总质量,质量亏损:。 释放出的能量为:。 五、核聚变 1.核聚变:两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫作核聚变。 核聚变又叫热核反应 新知讲解 六、核聚变 核聚变普遍存在于宇宙中 氢弹爆炸形成的磨姑云 新知讲解 1.氦原子核由两个质子与两个中子组成,这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力,则3种力从大到小的排列顺序是( ) A.核力、万有引力、库仑力 B.万有引力、库仑力、核力 C.库仑力、核力、万有引力 D.核力、库仑力、万有引力 D 2.下列说法中正确的是( ) A.原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力 B.对质子数较多的原子核,其中的中子起到维系原子核稳定的作用 C.重核比中等质量的核更稳定 D.两个质子之间不管距离如何,核力总大于库仑力 B 课堂练习 3.下列说法正确的是( ) A.自由核子结合成原子核时,一定遵循质量守恒 B.在发生核反应时,反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量 C.发生核反应时,反应前的总质量大于反应后的总质量,这个反应是放能反应 D.发生核反应时,反应前的总质量大于反应后的总质量,这个反应必须吸收能量才能发生核反应 C 4.关于质能方程,下列说法中正确的是( ) A.质量减少,能量就会增加,在一定条件下质量转化为能量 B.物体获得一定的能量,它的质量也相应地增加一定值 C.物体一定有质量,但不一定有能量,所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系 D.某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的 课堂练习 $