5.3 核力和核能 课件(共34张PPT）__高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

(共34张PPT)
第三节 核力和核能
教学课件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第五章 原子核与核能
高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素养目标
新课讲解
新课导入
经典例题
目录
CONTENTS
PART.2
PART.4
课堂练习
课堂小结
1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用
2.理解结合能和比结合能的概念
3.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
素养目标
新课导入
n
p
n
p
质子
中子
10-15m
猜想：万有引力？
原子核是由中子和质子构成的(如图)。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？
核力
mp
mp
库仑力
库仑力
万有引力
万有引力
核力
新课讲解
New lesson explanation
新课讲解
一、核力与核的稳定性
1.核力
把原子核中的核子维系在一起的力。
2.力程：力的作用范围称为力程。
（1）核力是短程力，只在2fm的范围内起作用，不能延伸到另一个原子核(3fm)；1fm=10-15m
（2）当两核子间的距离减小时，核力迅速小，到一定值时，核力表现为斥力；
（3）核力是一种强相互作用。
1质子+2中子→
←2质子+1中子
3.核力的特点：
新课讲解
新课讲解
4.核的稳定性
指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子核。
1）核素：
2）核素图：
1、稳定的核素几乎都在一条曲线上，或靠紧曲线两侧。
2、较轻的核素，N=Z；较重的核素N>Z，且越重差距越大。
核子数越多，核越大，核力就会越小，且质子与电子的库仑力越大，要稳定只有增多中子的数目来增大核力抵消库仑力。
新课讲解
二、四种基本相互作用
自然界中所有的作用力，从本质来说都可归结为四种基本的相互作用：
引力相互作用
电磁相互作用
所有物体之间都存在的一种相互作用。日常生活中的物体和微观粒子，它们之间的引力非常微弱，可忽略不计。但对于质量较大的天体，引力则是它们之间的主要作用力。
电磁相互作用是电荷间、磁体间或电荷与磁体间的相互作用。摩擦力、弹力等接触力都是大量原子、分子之间电磁相互作用的宏观表现。
能在宏观世界里显示其作用，二者是长程力
新课讲解
强相互作用
弱相互作用
短程力，作用范围在原子核尺度内。核子间的核力是由强相互作用引起的，质量数相同的不同原子核之间的转换就是由弱相互作用引起的。
按由强到弱排列：强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用。
弱力是引起中子－质子转变（β衰变）的原因。
弱相互作用也是短程力，力程比强力（强相互作用）更短，为10-18m
作用强度则比强力小。
新课讲解
为什么较轻的原子核质子数与中子数大致相等,但对于较重的原子核中子数大于质子数,越重的原子核,两者相差越多
质子之间除了核力外,还有正电荷之间的库仑斥力,而中子和质子之间只有核力,没有库仑斥力。质量数较大的原子核中,中子数较多,可以缓解质子之间的库仑斥力的影响,因此质量数越多、质子数相对较多的原子核中,就需要更多的中子来维持核的稳定,因此,在大而稳定的原子核中,中子数量多于质子。
新课讲解
三、结合能与平均结合能
宏观模型
相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，
运动速度越来越大，引力势能转化为动能最后撞在一起，
动能变成它们的内能散失掉了。
两个物体为了结合而付出了代价——失去了一些能量，
如果要把它们分开，还要重新赋予它们这份能量
1
2
新课讲解
要使电子电离，也就是要给予足够的能量使电子脱离原子，这个能量叫做氢原子的电离能
微观模型
新课讲解
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。
微观模型
新课讲解
1.结合能
原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功。当自由核子结合成原子核时，核力将做功，会释放能量。人们把核子结合成原子核所释放的能量称为原子核的结合能。
2.质量亏损
实验发现，任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，这一差值称为质量亏损。
可知，核子结合成原子核时，释放出的结合能是：
用Δm表示质量亏损
根据爱因斯坦质能方程
E=mc2
ΔE=Δmc2
对质能方程E＝mc2的理解
新课讲解
(1)质能方程E＝mc2说明一定的质量总是跟一定的能量相联系。具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，E不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量的总和。
(2)根据质能方程E＝mc2，物体的总能量与其质量成正比。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。
(3)根据质能方程ΔE＝Δmc2，核反应过程中发生的质量亏损，并不是消失了，减少的质量Δm在核子结合成原子核的过程中以能量的形式辐射出去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。
对质能方程E＝mc2的理解
新课讲解
3.平均结合能
原子核的结合能与其核子数有关。原子核的结合能与其质量数之比称为该核的平均结合能，又称为比结合能。
平均结合能是核子结合成原子核时每个核子平均释放的能量，也是把原子核分解成自由核子时每个核子平均吸收的能量，反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度。显然，平均结合能越大，原子核越难分离成单个，核子越稳定。
新课讲解
核的平均结合能比中等质量核的平均结合能小。
重核容易裂变为中等质量的核而释放出能量。
轻核的平均结合能比稍重的核的平均结合能小。
轻核如果聚变为中等质量的核也要释放能量。
经典例题
Classic Example
经典例题
(1)核力是短程力,作用范围很小,只在邻近核子间发生。(　　)
(2)原子核中,质子与质子间有核力,质子和中子间没有核力。(　　)
(3)在原子核中,质子数和中子数总是相等的。(　　)
(4)核外电子与原子核间的万有引力和库仑力大小相当。(　　)
√
×
×
×
经典例题
2、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
经典例题
3.原子核的比结合能(平均结合能)曲线如图所示,下列说法正确的是
A.H核的结合能约为1 MeV
B.Ba核比U的结合能更大
C.He核比Li核更稳定
D.两个H核结合成He核时吸收能量
√
课堂练习
Classroom Practice
课堂练习
课堂练习
课堂练习
课堂练习
课堂练习
课堂练习
课堂练习
课堂练习
课堂小结
Class Summary
课堂小结
核力与结合能
目标一：核力与四种基本相互作用
比结合能（平均结合能）
=结合能÷核子数
强相互作用-核力
质能方程：
目标二：结合能
与平均结合能
弱相互作用
万有引力
电磁力
结合能：原子核分解成核子时所吸收的能量，也是核子结合成原子核而释放的能量。
感谢观看
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