5.3 核反应 结合能 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦核反应与结合能核心内容，涵盖核反应定义、方程书写原则、常见核反应案例、结合能与比结合能、质量亏损及核能计算等知识点，通过从基础概念到经典实验案例再到应用计算的逻辑脉络，构建连贯的学习支架。 其亮点在于采用“形象记忆”辅助核反应理解（如卢瑟福发现质子的“分蛋”类比），结合例题训练强化质量数与电荷数守恒推理，注重实验事实培养科学态度，体现物理观念与科学思维要素。学生能深化对原子核稳定性及能量转化的认知，教师可高效开展概念教学与能力训练。

第三节 核反应 结合能 教科版选择性必修三第五章 原子核与基本粒子 1 一、核反应（103页） 1、定义： 2、核反应方程式： 用原子核的符号来表示核反应过程的式子 原子核与原子核，或者原子核与其他粒子相互作用产生新核的过程。 2 + → + 粒子轰击氮核→质子 形象记忆： α粒子将14个Ｎ（蛋），分给它的质子（侄子）和氧子（养子）． 3、常见的核反应： ①卢瑟福发现质子： （第一次实现原子核的人工转变） 3 ②卢瑟福预言中子存在，查德威克发现中子： + → + 粒子轰击铍核→中子 形象记忆： α粒子喝了12碳（坛）Ｂe（啤）酒…… 4 ③居里夫妇发现放射性同位素和正电子： 5 4、写核反应方程时应注意的问题 (1)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． (2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰． (3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化． 6 【例3】完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子和中子的． 书写核反应方程四条重要原则 (1)质量数守恒和电荷数守恒； (2)中间用箭头，不能写成等号； (3)能量守恒(中学阶段不做要求)； (4)核反应必须是实验中能够发生的． 7 8 5、核反应的种类 ①衰变：指原子核自发发生变化的过程。 ②人工转变：在α粒子的轰击下，产生新原子核的过程。 ③重核裂变：重核分裂成几个中等质量原子核的过程 ④轻核聚变：轻原子核聚合成较重原子核的过程 卢瑟福发现质子的核反应方程： 147N+42He→178O+11H 查德威克发现中子的核反应方程： 94Be+42He →126C+10n 9 【注意】核反应与化学反应的区别： 核反应是原子核的变化，结果是产生了新的元素。 化学反应是原子外层电子的得失，结果是生成了新的分子，并无新元素的产生。 10 由于原子核的核子间存在强大的核力，所以将原子核拆散成核子，就需要克服核力做巨大的功（或者需要巨大的能量）。 例如：用强大的γ光子（能量为2.22MeV)照射氘核，可以使它分解为一个质子和一个中子。 相反的过程，一个质子和一个中子结合成氘核，要放出巨大的能量(能量为2.22MeV ）。 11 1、结合能（教材103页）： 由分散的核子结合成原子核的过程中所释放出的能量 它也等于把原子核中的各个核子拆开时克服核力所需做的功。 2、比结合能（教材105页） ： （1）定义：结合能与核子数之比，也叫平均结合能。 （2）平均结合能曲线：表示原子核平均结合能随核子数变化情况的曲线 二、原子核的结合能 12 （3）平均结合能与原子稳定性的关系： a.平均结合能的大小能够反映核的稳定程度，平均结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。 b.因为平均结合能曲线中间高两头低，说明核子数较小的轻核（A<40)与核子数较大的重核(A>120)，平均结合能较小，原子核不太稳定；中等核子数的原子核（A=40~120)，平均结合能较大，原子核较稳定。 c.当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时，就可释放核能。 13 【例1】　下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有 (　　) 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．平均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，重核的结合能和平均结合能都大 D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大 D 14 三、质量亏损和核能的计算 物理学家研究质子、中子和氘核之间的关系发现： 中子 （mn） 质子 （mp） 氘核 （m） 精确的计算表明氘核的质量比中子和质子的质量之和要小一些． 质量亏损 〓 15 物体的能量和质量之间是否存在着某种联系？ 爱因斯坦 物体的能量和质量之间存在密切的联系，他们的关系是： 核子在结合成原子核时出现质量亏损，要放出能量，大小为： 质能方程 一定的质量变化，对应着一定的能量变化！！！ 16 E＝mc2 【注意】 质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。所以质量不是能量，能量也不是质量，质量不能转化为能量，能量也不能转化为质量，。 质能方程表明：物体的能量跟它的质量成正比。 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。 1、爱因斯坦质能方程： ③公式中的m指的是物体的静质量。 17 2、质量亏损： 质量亏损，并不是质量消失，而是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． 核反应中的质量减少 ΔE＝Δmc2 （即核反应中由于质量亏损而释放的能量） 18 3、核能的计算步骤： （以释放核能的核反应为例） ①写出正确的核反应方程。 ②计算核反应前后的质量亏损△m。 ③根据质能方程△E=△m·c2，计算核能。 19 【补充】 ① 单位换算关系： 1MeV=106eV 1eV=1.6022×10-19J 1u（原子质量单位）=1.6606×10-27kg ② 1u相当于931.5MeV的能量 20 【归纳】核能计算的两种情况： 若质量亏损△m的单位是kg， 则用△E=△m·c2直接计算。此时△E的单位是J； 若质量亏损△m的单位是u(原子质量单位)， 则用“1u相当于931.5MeV”进行比例计算。 此时△E的单位为Mev（教材P51） 21 A．X是质子，该反应释放能量 B．X是中子，该反应释放能量 C．X是质子，该反应吸收能量 D．X是中子，该反应吸收能量 　 B 22 答案　吸收能量　1.2 MeV 解析　反应前总质量：MN＋MHe＝18.011 40 u， 反应后总质量：MO＋MH＝18.012 69 u. 可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应． 吸收的能量利用ΔE＝Δmc2来计算，若反应过程中质量增加1 u，就会吸收931.5 MeV的能量， 故ΔE＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV≈1.2 MeV. 23 【例3】为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为国际物理年。对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2,下列说法中不正确的是（ ） A. 表明物体具有的能量与质量成正比 C. 一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损 D. 中的E是发生核反应中释放的核能 B. 根据 可以计算核反应中释放的核能 D 24 【解释】当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时，就可释放核能。 ΔE＝Δmc2 勾教材106页 25 课后作业： 26 Al＋He→P＋n； P具有放射性： P→Si＋e. $