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中的结合能与比结合能，通过类比化学反应能量变化导入核反应能量，先阐释结合能概念及与核子数的关系，再结合质量亏损和质能方程展开计算，最后以问题驱动引入比结合能，构建递进式知识支架。 其亮点在于以问题链（如“结合能大是否更稳定”）驱动科学思维，结合氘核结合能计算、1u与931MeV关系证明等实例及比结合能曲线分析，深化能量观念与科学推理。采用“概念建构-计算应用-图像分析”教学方法，助学生理解本质，教师可借清晰脉络与分层练习提升教学效率。

核反应 结合能 第一课时 1 理解结合能和比结合能的概念。 认识原子核的质量亏损，并能应用质能方程进行相关的计算。 重点 重难点 1 2 学习目标 原子核结合能 n＋H → γ＋H 中子 质子 2.2MeV (光子) 氘核 化学反应中，往往要吸热或放热。类似的，核反应中也伴随着能量的变化． 原子核的结合能 1.结合能：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。 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。 2.结合能大小的因素： 吸收27.386MeV 吸收2.2MeV 原子的结合能 质能方程： ΔE＝Δmc2 质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象 爱因斯坦狭义相对论关于质量与能量之间联系的方程 质量为m的物体蕴含的能量E＝mc2 中子 （mn） 质子 （mp） 〓 氘核 课堂练习 氘核是由1个中子和1个质子构成的，它们的静质量可分别取为：mp(质子质量)＝1.672 6×10-27 kg，mn(中子质量)＝1.674 9×10-27 kg，mH(氘核质量)＝3.343 6×10-27 kg，试计算中子和质子结合成氘核过程的质量亏损以及氘核的结合能。 课堂练习 书106 自我评价2 “原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊质量单位，符号为u。1u=1.6605×10-27kg。试证明1u相当于931.5MeV的能量。 m用“u(原子质量单位)” 1u=1.660566×10-27kg ΔE用“uc2” 1uc2=931MeV (表示1u的质量变化相当于931MeV的能量改变) 核能的计算方法 (1)根据核反应过程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm (2)根据ΔE＝Δmc2计算核能 ①若Δm的单位是千克，则需要将c＝3×108 m/s代入，计算得到的ΔE的单位为焦耳 ②若Δm的单位是原子质量单位u，则ΔE＝Δm×931.5 MeV，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV。(1 u相当于931.5 MeV的能量) 结合能越大原子核是不是越难被拆散？即：结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？如何才能反映原子核的稳定程度？ 比较核子结合成原子核时，平均每个核子所释放的结合能 U-238 Fe-56 比结合能越大，核就越稳定，比结合能是原子核稳定程度的量度 比结合能 把原子核的结合能ΔE除以核子数A，称为原子核的比结合能 也叫平均结合能 比结合能 结合能 核子数 = = 如图所示是不同原子核的比结合能随核子数变化的曲线。 (1)从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻核相比，比结合能有什么特点？哪种原子核最稳定？ 中等质量的原子核的比结合能较大，原子核最稳定 轻核的比结合能曲线有较大起伏 比结合能 (2)比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时是吸收能量还是释放能量？为什么？ 先将比结合能较小的原子核A拆散为一个个质子和中子吸收能量E1，然后重新组合成新核B，释放能量E2 释放能量 A比结合能较小，核子数不变，故E1<E2，整个过程释放能量 比结合能 课堂练习 4.已知两个核发生如下的核反应： ，根据图5-3-2的比结合能曲线，你认为核反应的过程是放出能量还是吸收能量，为什么?如果一个重核(如 )可以分裂为两个中等质量的核，反应的过程是放出能量还是吸收能量? 核子平均质量 比结合能 核子的平均结合能随质量数的变化 z 如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，即核子将发生质量亏损，释放能量。这些能量岂不是可以供人使用? 比结合能 课堂练习 1.如图甲所示为原子核的比结合能与质量数的关系曲线，如图乙所示为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线。下列说法正确的是 A.根据图甲可知， 核的结合能约为7 MeV B.根据图甲可知，比 更稳定 C.根据图乙可知，核D裂变成 核E和F的过程中，生成的新 核E、F的比结合能减小 D.根据图乙可知，若A、B能结 合成C，则结合过程中一定要 吸收能量 √ 2.(多选)下列关于结合能和比结合能的说法正确的是 A.氘核与氚核结合成氦核，比结合能减小 B.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 C.铀核()发生α衰变生成钍核Th)，释放能量，则铀核的比结合能 比钍核小 D.铯原子核Cs)的结合能小于铅原子核Pb)的结合能 √ √ √ $