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

该高中物理课件聚焦核反应规律、结合能、比结合能、质量亏损及质能方程，通过问题式预习导入核反应定义与守恒规律，结合卢瑟福实验装置等探究活动，构建从概念到应用的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点是以任务型课堂为主线，通过“科学思维”模块（如判一判辨析结合能与稳定性关系）和探究活动（如“人造太阳”核反应质量亏损计算），培养物理观念与科学思维。任务总结系统梳理核反应规律、比结合能应用及核能计算方法，学生能深化理解，教师可高效组织教学，提升课堂效果。

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第五章　原子核与基本粒子 3　核反应　结合能 1 学习任务目标 1.知道核反应及其规律。(物理观念) 2．了解结合能、比结合能和质量亏损等基本概念。(物理观念) 3．掌握比结合能和质量亏损的含义，能用质能方程进行相关计算。(科学思维) 3　核反应　结合能 2 问题式预习 知识点一　核反应及其结合能 1．核反应 (1)定义：原子核与_________，或者原子核与其他粒子相互作用产生______的过程。 (2)规律：质量数和____________都守恒。 原子核 新核 核电荷数 3　核反应　结合能 3 2．结合能 分散的______结合成原子核的过程中所_________的能量称为原子核的结合能。 3．质量亏损 (1)质量亏损：核反应后原子核的总质量______核反应前原子核的总质量的现象。 (2)质量亏损Δm与释放的能量ΔE之间的关系是ΔE＝____________。 (3)爱因斯坦的质能方程：E＝______。 核子 释放出 小于 Δm·c2 mc2 4 [判一判] 1．结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定。 ( ) 2．质量亏损表明的确存在着原子核的结合能。 ( ) 3．质能方程E＝mc2表明了质量与能量可以相互转化。 ( ) × √ × 知识点二　比结合能曲线 1．比结合能 原子核的结合能与_________之比，称为原子核的比结合能，也叫______结合能。比结合能越大，原子核越______。 2．比结合能曲线 原子核的比结合能随_________变化的曲线。由曲线知，中等质量的原子核(A＝40～120)的比结合能______，质量较大的重核(A>120)和质量较小的轻核(A<40)比结合能都______。 核子数 平均 稳定 核子数 较大 较小 [科学思维] 为什么说比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定？ 提示：因为比结合能越大，将每个核子分开所需的能量越大，所以比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 [做一做] (多选)下列关于结合能和比结合能的说法正确的有(　　) A. 结合能是核子结合成原子核时放出的能量 B. 结合能是原子核拆解成核子时所需要的最小的能量 C. 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 D. 重核与中等大小的原子核相比较，重核的结合能和比结合能都较大 √ √ AB　解析：结合能是核子结合成原子核时放出的能量，也是原子核拆解成核子时所需要的最小的能量，A、B正确；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等大小的原子核的比结合能比重核的大，但由于其核子数比重核的少，其结合能比重核的小，C、D错误。 任务型课堂 任务一　核反应及原子核的人工转变 [探究活动] 如图所示是某著名物理实验装置示意图，科学家利用该装置第一次实现了原子核的人工转变。 3　核反应　结合能 10 (1)请写出该核反应方程。核反应遵循什么规律？ (2)请写出这位科学家的名字以及他利用此实验发现了什么。 提示：卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变并发现了质子。 11 C　解析：根据质量数守恒、核电荷数守恒有，12＝8＋x＋y，6＝4＋y，解得x＝2，y＝2，C正确。 √ √ 答案：见解析 1．原子核的人工转变 (1)条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。 (2)实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与原子核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使原子核发生了转变。 (3)规律：反应前、后核电荷数和质量数守恒。 任务二　比结合能与原子核稳定性的关系 1．(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是 (　　) A. 核子结合为原子核时，一定释放能量 B. 核子结合为原子核时，可能吸收能量 C. 结合能越大的原子核越稳定 D. 比结合能越大的原子核越稳定 √ √ 18 AD　解析：自由核子结合为原子核的过程中，核力做正功，释放出能量，反之，将原子核分开变为自由核子，它需要吸收相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；核子越多的原子核的结合能越大，但它不一定越稳定，故C错误；比结合能越大，分开核子时需要的能量越大，原子核就越稳定，故D正确。 √ √ 答案：127.68 MeV　14.56 MeV 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，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。 2．核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，中等核子数的原子核比结合能较大，表示这些原子核较稳定。 3．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，就可以释放核能。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。 任务三　质能方程与质量亏损 (1)该核反应的质量亏损为多少？ 提示：Δm＝2×2.013 6 u－(3.016 0 u＋1.008 7 u)＝0.002 5 u。 (2)该核反应释放的核能为多少？ 提示：ΔE＝Δmc2＝0.002 5×931 MeV≈2.3 MeV。 24 √ 解析：核子结合前、后的质量亏损为 Δm＝2mH ＋mn－mHe＝0.008 286 u 由于1 u相当于931.5 MeV的能量，则结合能为 E＝0.008 286×931.5 MeV＝7.718 409 MeV。 答案：7.718 409 MeV 3．取质子的质量mp＝1.672 6×10-27 kg，中子的质量mn＝1.674 9×10-27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10-27 kg，光速c＝3.0×108 m/s。请计算α粒子的结合能。(结果保留两位有效数字) 解析：组成α粒子的核子与α粒子的质量差 Δm＝(2mp＋2mn)－mα 结合能ΔE＝Δmc2 代入数据得ΔE≈4.3×10-12 J。 答案：4.3×10-12 J 核能的计算方法 (1)根据质量亏损计算 ①根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损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kg，ΔE的单位是J。 (2)利用原子质量单位u和电子伏特间的关系计算 ①原子质量单位u和电子伏特间的关系：1 u 相当于931.5 MeV的能量。 ②根据①，原子质量单位1 u相当于931.5 MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV。 30 本节课掌握了哪些考点？ 本节课还有什么疑问点？ 31 谢 谢！ 32 $