5.3核力与核反应方程 课件 -2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

第五章 原子与原子核 高中物理选择性必修三 第三节核力与核反应方程 人们对原子组成和原子结构的认识过程 枣糕（西瓜）模型 + + 核式结构模型 量子化轨道 电子云 新课引入 （二）原子核组成：中子和质子。 一、发现中子和质子 粒子种类 发现者 实验 粒子电性 粒子质量 质子 卢瑟福 α粒子轰击氮核 正电 与氢原子的质量相近 中子 查德威克 α粒子轰击铍核 不带电 与质子的质量相近 核子 中子和质子统称为核子 二、原子核由中子和质子组成 一、原子核的组成 三、原核的表示方法 =质子数=原子序数=核外电子数 ⑴核电荷数Z ⑵质量数A =核子数=质子数+中子数 电荷数 (原子序数） 质量数 质量数也不是它的质量。 原子核符号（元素符号） （α粒子） 表示：带2个单位正电荷，即有2个质子和4－2＝2个中子。 氦原子核 铀原子核 电荷数是2，质量数是4。 电荷数是92，质量数是235。 表示：带92个单位正电荷，即有92个质子和235－92＝143个中子。 ——元素符号 一、原子核的组成 一、核反应：利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫作核反应。 （原子核在其他粒子的轰击下产生新的原子核的过程） 二 、反应能：在核反应过程中，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫作反应能。 二、核反应方程 卢瑟福用ɑ粒子轰击氮核发现质子的核反应方程。 三、核反应方程 提出问题：核反应后原子核发生了什么变化?有什么规律？ (一)规律：在核反应过程中，方程两边总的电荷数和质量数守恒。 查德威克用ɑ粒子轰击铍核( )发现中子( )的核反应方程。 注意：核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。 二、核反应方程 (二)原子核衰变的本质 ①α衰变：原子核放出α粒子变成新的原子核。 ②β衰变：原子核放出β粒子变成新的原子核。 本质： 本质： ③γ衰变伴随α衰变和β衰变 本质：发生衰变时，原子核受激发而产生的光子（能量）辐射。 提出问题：衰变说明原子核里有a粒子和电子吗？ 三、核反应方程 二、核反应方程 提出问题：质子间存在着巨大的库仑斥力，那为什么质子没有被排斥开，反而还紧紧的结合在一起呢？ 一、核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，它使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力被称为核力。 三、核力即四种基本相互作用 1.强相互作用 原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。 p n n p p n 短程力：约在10-15m量级时起作用 二、四种基本相互作用 三、核力即四种基本相互作用 2.万有引力相互作用 万有引力引力是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现。 三、核力及四种基本互相作用 二、四种基本相互作用 三、核力即四种基本相互作用 三、核力及四种基本互相作用 3.电磁相互作用 电荷间的相互作用 电荷间、磁体间的相互作用，其本质上是同一种相互作用的不同表现，这种相互作用被称为电磁相互作用。 电流与磁体间的相互作用 二、四种基本相互作用 三、核力即四种基本相互作用 4.弱相互作用 在某些放射现象中起作用的另一种基本相互作用 弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子一质子转变的原因。 短程力：约在10-18m量级时起作用。 二、四种基本相互作用 三、核力即四种基本相互作用 一、结合能 ②将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现象？ 吸收能量 放出能量 提出问题：①若要把核子分开，需要什么条件？ 四、结合能 1、定义：因为原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开或结合，需要吸收能量或放出能量，这就是原子核的结合能。 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需要放出的能量。 一、结合能 四、结合能 2、结合能大小：组成原子核的核子数越多，结合能越大。 问题：结合能的大小与什么因素有关？ 一、结合能 四、结合能 问题：是不是结合能越大就意味着原子核越稳定呢？ 原子核越大 →核子个数越多 →但不能说明它稳定 →结合能越大 结合能 核子数 平均到每一个核子的结合能大小反映原子核的稳定性。 二、比结合能 四、结合能 结合能 核子数 比结合能= 2、比结合能越大，原子核越稳定。 1、定义：原子核的结合能与核子数之比称做比结合能， 也叫平均结合能。 二、比结合能 四、结合能 Fe 情景：请观察比结合能与质量数关系图， （1）找出比结能随核子数变化的规律？ 比结合能与质量数关系图 二、比结合能 因为Fe的比结合能最大，所以Fe原子核最稳定。 （2）原子核 的结合能是多大？ 由图可得 的比结合能为1MeV， 结合能=核子数×比结合能=2×1MeV=2MeV 四、结合能 (1) 物体具有的能量跟它的质量存在着简单正比关系。 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。 （3）物体的质量发生变化，相对应的能量也会变化。 问题：如何求解原子核的结合能？ 爱因斯坦 四、结合能 结合能 质量亏损 三、结合能计算： 光速 四、结合能 课堂小结 核力与核反应方程 原子核的组成 核方应方程 结合能 结合能计算 比结合能 结合能 原子核表示方法 质子和中子组成原子核 衰变本质 规律 核力 四种基本相互作用 课堂小结 A 课堂练习 【练习2】关于核力的说法正确的是(　　) A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力，作用范围在1.5×m之内 D.核力与电荷有关 C 【练习3】下列关于结合能和比结合能的说法正确的是(　　) A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能 B.比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C.重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大 D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大 D 课堂练习 【练习1】原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线，下列判断正确的有( ) A.He核比Li核更稳定 B.He核的结合能约为14 MeV C.两个H核结合成He核时吸收能量 D.U核中核子的平均结合能比Kr $$