_沪科教 课标版_选修3-5_5.1核能来自何方 课件35张PPT

沪科版
高中物理
选修3一5

我国第一颗原子弹爆炸时的情景
我国第一颗氢弹爆炸时的情景
田家湾核电站
秦山核电站
岭奥核电站
大亚湾核电站
第五章 核能与社会
你知道原子弹为什么会在一瞬间放出那么大的能量吗？
问题导学探究
原子核很小，结构却十分复杂，除氢核外，其他各种元素的原子核中既有带正电的质子，又有不带电的中子。
1.质子间的静电斥力为什么没有把它们驱散开?
2.中子不带电、又是靠什么力聚集在一起?
3.这么多的核子挤在半径为10-15m的核内，
为什么能形成稳定的结构呢？
1、核力：组成原子核的核子之间存在着一种特殊的力叫做核力．
一、强大的核力：
2、核力特点：
（1）. 核力是一种强相互作用（强力）.
（2）. 核力是短程力.
（3）. 核力具有饱和性.
（4）. 核力具有电荷无关性.
（5）. 核力属于性质力.
3．核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大．( )
[ 判断 ]
1．原子核内的质子间均存在核力和库仑力．( )
2．原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡．( )
×
×
×
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，越重的元素，两者相差越多．
探究原子核中质子与中子的比例
形成原因？？？
(1)若质子与中子成对地人工构建原子核，由于核力是短程力．当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了．
(3)由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大于核力的作用范围，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．
(2)若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多．
因此只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。
当堂训练达标
1.关于核力的说法正确的是（ ）
核力同万有引力没有区别，都是物体
间的作用。
B. 核力就是电磁力。
核力是短程力，作用距离只有10-15 m
的数量级。
D. 核力与电荷有关。
C
2. 下列关于原子核中质子和中子的说法，正确的是(　　)
A．原子核中质子数和中子数一定相等
B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多
C．原子核都是非常稳定的
D．对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的
D
由于核子间强大的核力，要把原子核拆散成核子，必须克服核力做巨大的功，即需要提供巨大的能量。反过来，核子结合成原子核由于核力做功，会放出同样多的能量。
在物理学上，把核子结合成原子核时放出的能量，或原子核分解成核子时吸收的能量都叫做原子核的结合能.
思考：由于核子间强大的核力，原子核形成了一个坚固的集合体 ,那么如何把原子核拆散成核子呢？
用光照射氘核，只有当光子的能量等于或大于2.2MeV时，才能使它分解为质子和中子。
反之，使一个质子和中子结合成氘核，会放出2.2Mev的能量。
所以氘核的结合能为2.2Mev。
1、把核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量,叫做原子核的结合能.
二、什么叫结合能
原子核的结合能很难直接测量，那么如何确定原子核的结合能呢？
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
〓
质量亏损
质量亏损：原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。
中子
（mn）
质子
（mp）
氘核
（m）
爱因斯坦质能方程
物体的能量和质量之间存在着某种联系：
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：
质能方程
爱因斯坦质能方程
爱因斯坦
核子结合成原子核时
出现质量亏损，放出的能量大小为：
1. 有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？
答案　不对，在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．
想一想　
2. 有人认为质量亏损就是质量消失了。因此违背了质量守恒定律，这种认识对不对？
答案：不对，在核反应过程中，质量亏损，并不是质量消失，减少的质量以能量的形式辐射出去了，并不违背质量守恒定律。
1.核反应过程中，质量亏损时，核子的个数不亏损（即质量数守恒），可理解为组成原子核后，核内的每个核仿佛：“瘦了”一些。
质量亏损的理解：
2. 物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量。
1.（2015.江苏高考）已知质子的质量mp=1.6726×10-27kg,中子的质量mn=1.6749×10-27kg,α粒子的质量mα=6.6467×10-27kg,光速c=3.0×108kg。请计算α粒子的结合能（计算结果保留两位有效数字）。
小试牛刀
α粒子由两个质子和两个中子组成，
组成α粒子的核子与α粒子的质量差为 △m=(2mp+ 2mn)-mα
再根据爱因斯坦质能方程△E=△m c2，
代入数据可得△E=4.3×10-12J
答案: 4.3×10-12J
【解析】
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，
已知1u = 1.6606×10-27 kg,
光速 c =2.9979×108 m/s,
1ev=1.6022×10-19J.
试证明：1u相当于931.50Mev的能量。
如何利用ΔE＝Δm c2计算核能？

1 MeV＝1.6×10－13 J.
1 若Δm的单位是千克， 利用
ΔE＝Δmc2 , 单位是焦耳．
2 若Δm的单位是u，根据1u相当于931.5 MeV的能量，用Δm 乘以931.5 MeV，即 ΔE＝Δm×931.5 MeV.
思考
原子核越大，它的结合能就越高，那是不是也就意味着原子核越稳定呢？
1、平均结合能：把原子核拆成核子时，平均每个核子需要吸收的能量叫平均结合能。它等于核的结合能跟核子数的比值。
2、平均结合能大小能够反映原子核的稳定程度。平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
平均结合能
（比结合能）
中等质量的核的平均结合能最大、也最稳定．
知识体系小结
核能来自何方
核力
强相互作用
短程力
饱和性
与电荷无关性
性质力
结合能
平均结合能
平均结合能越大，原子核越稳定