5.3 核反应 结合能（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

该高中物理课件聚焦核反应规律、结合能、质量亏损及比结合能等核心知识点，通过知识辨析（如结合能与比结合能的区别）导入，衔接原子核结构知识，为核能计算搭建学习支架。 其亮点在于结合物理观念（能量观念）和科学思维（科学推理），通过α衰变典例分析动量守恒与质能方程应用，知识辨析培养质疑能力。学生能深化概念理解，教师可借助结构化内容提升教学效率。

1.原子核结构的第一次人工转变 He+ O H。 2.核反应 　　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,叫作核反应。 　　大量实验表明,在核反应中,质量数和电荷数都守恒。 注意    用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开,而是粒子打入原子核内部使核 发生了转变。 必备知识 清单破 3 核反应　结合能 知识点1 核反应 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 原子核结合能　比结合能曲线 1.结合能 　　由分散的核子结合成原子核的过程中所释放出的能量称为原子核的结合能。 2.质量亏损 (1)质量亏损:在核反应前原子核的总质量大于核反应后原子核的总质量的现象。 (2)亏损的质量与释放的能量间的关系:ΔE=Δm·c2。 (3)质能方程:E=m·c2。 3.比结合能 　　把原子核的结合能ΔE除以核子数A,即 ,称为原子核的比结合能,也叫作平均结合能。 知识点2 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 　　从图中可看出,中等质量的核的比结合能最大,这表明中等质量的核最稳定,轻核和重核 的比结合能都比中等质量的核的比结合能要小。 4.比结合能曲线 　　不同原子核的比结合能随质量数变化的曲线如图所示: 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 知识辨析 1.原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要吸收的能量吗? 2.结合能越大,核子结合得越牢固,原子核越稳定吗? 3.Fe元素之前的元素,随质量数的增加,比结合能也增大吗? 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 一语破的 1.不是。原子核的结合能是核子结合成原子核时释放的能量。 2.不是。结合能不能反映原子核的稳定程度,比结合能反映了原子核的稳定程度,比结合能越 大,原子核越稳定。 3.不是。由比结合能曲线可知,Fe元素之前的曲线不是单调递增的。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 1.比结合能与原子核稳定的关系 (1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度,比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固, 原子核越稳定。 (2)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时,就会释放核能。例如,一个核 子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核,或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子 数大一些的核,都能释放出巨大的核能。 2.质量亏损与质能方程 (1)质量亏损,并不是质量消失。 关键能力 定点破 定点　结合能和质量亏损 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 (2)质能方程E=mc2说明一定的质量总是跟一定的能量相联系。质能方程揭示了质量和能量 的不可分割性,建立了这两个属性在数值上的关系,但不等于这两个量可以相互转化。 (3)根据质能方程可知,物体的总能量与其质量成正比。物体质量增加,则总能量增加;质量减 少,则总能量减少,这时质能方程也写作ΔE=Δmc2。 3.计算核能的方法 (1)根据质量亏损计算核能 　　先计算质量亏损Δm:根据核反应方程及各原子核的质量,计算核反应前后的质量亏损Δm。 再计算核能ΔE:若Δm的单位是千克,则应用ΔE=Δmc2计算核能,ΔE的单位是焦耳;若Δm的单位 是u,则应用ΔE=Δm×931.5 MeV计算核能,ΔE的单位是兆电子伏。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 (2)根据能量守恒和动量守恒来计算核能 　　参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的,因此,利用动 量守恒和能量守恒可以计算出核能的变化。 (3)利用比结合能来计算核能 原子核的结合能=原子核的比结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合 能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 典例　一个静止的母核发生α衰变,产生的α粒子和子核的动能之和称为这个母核的α衰变能。 (1)静止的母核发生一次α衰变【1】,放出的α粒子动能为E,已知α粒子质量为m,子核Y的质量为 M,求母核的α衰变能; (2)若母核释放的核能全部转化为α粒子和子核的动能【2】,试分别判断 Cu和 Po能否发生α 衰变?若能,求出其α衰变能(1 u相当于931.5 MeV的能量,结果保留三位有效数字)。 一些原子核的静止质量 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 原子核 原子质量/u  He 4.002 6  Co 59.933 8  Cu 63.929 8  Pb 207.976 6  Po 211.988 9 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 信息提取　【1】衰变前系统的总动量为零,衰变过程中系统的动量守恒。 【2】该核反应释放能量,一定出现质量亏损,这是判断能否发生α衰变的依据。 思路点拨    (1)由动量守恒定律及粒子动能的表达式求解母核的α衰变能。 (2)先假设能发生α衰变,再计算核反应的质量亏损,若不符合事实,则假设不成立;若符合事实, 则假设成立,并计算出其α衰变释放的能量。 (3)所有核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 解析    (1)母核发生α衰变过程中,由动量守恒定律有0=mv1-Mv2 (由【1】得到) α粒子的动能E= m , 子核的动能为EY= M , 所以母核的α衰变能为E'=E+EY= 1+  E (2)假设  Cu能发生α衰变,则方程为  Cu Co He, 质量亏损为Δm=63.929 8 u-59.933 8 u-4.002 6 u=-0.006 6 u, 计算结果显示质量增加,所以假设不成立, Cu不能发生α衰变(由【2】得到) 假设 Po能发生α衰变,则方程为  Po Pb He, 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 质量亏损为Δm'=211.988 9 u-207.976 6 u-4.002 6 u=0.009 7 u, 计算结果显示质量有亏损,所以 Po能发生α衰变 由质能方程ΔE=Δmc2得出 Po的α衰变能为ΔE=0.009 7×931.5 MeV≈9.04 MeV。 答案    (1) 1+  E　 (2) Cu不能发生α衰变 Po能发生α衰变,α衰变能是9.04 MeV 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 $