原子核的结合能ppt课件

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1、教科版选修教科版选修3-5 3-5 第三章第三章原子核原子核3-4 3-4 原子核的结合能原子核的结合能核能核能-能源中的后起之秀能源中的后起之秀你了解核能吗？你了解核能吗？中子质子氘核2.2MeV（）问题一：核能的来源问题一：核能的来源-原子核的结合能原子核的结合能1 1、将核子结合在一起的作用力是什么力？有什么特点、将核子结合在一起的作用力是什么力？有什么特点？2 2、请、请你运用你运用功能关系，解释结合能的产生原因？功能关系，解释结合能的产生原因？组成组成原子核的核子间存在强大的核力。核力使原子核成为一原子核的核子间存在强大的核力。核力使原子核成为一个坚固的集合体，如果我们试图将原子核中

2、的核子拆散为分散个坚固的集合体，如果我们试图将原子核中的核子拆散为分散的质子和中子，就得克服核力而做巨大的功。反之，把分散的的质子和中子，就得克服核力而做巨大的功。反之，把分散的核子核子充分接近充分接近，进入彼此的强相互作用范围内，它们就能结合，进入彼此的强相互作用范围内，它们就能结合成一个原子核，同时释放出巨大的能量。这种由分散的核子结成一个原子核，同时释放出巨大的能量。这种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结合能。它。它也等于把原子核中各个核子拆开时克服核力所需要做的功。也等于把原子核中各个核子拆开时克服核力所需要做

3、的功。当光子能量等于或大于当光子能量等于或大于2.22MeV时，这个反应才时，这个反应才会发生会发生 一个质子和一个中子结一个质子和一个中子结合成氘核，要放出合成氘核，要放出2.22MeV的能量的能量 结合能：结合能：将原子核拆散成单个核子需要吸收的将原子核拆散成单个核子需要吸收的能量或是将核子结合成原子核所放出的能量能量或是将核子结合成原子核所放出的能量爱因斯坦爱因斯坦 物体的能量和质物体的能量和质量之间存在密切的联量之间存在密切的联系，他们的关系是：系，他们的关系是：核子在结合成原核子在结合成原子核时出现质量亏损，子核时出现质量亏损，要放出能量，大小为：要放出能量，大小为：质质能能方方程程

4、问题二：核能的计算问题二：核能的计算-爱因斯坦的质能方程爱因斯坦的质能方程反应前质量反应前质量/kg反应后质量反应后质量/kgmn1.67491027m氘氘3.34361027mp1.67261027总质量总质量总质量总质量3.343610273.3475 1027 在在物理上，原子核的质量总是小于组成该核的全部核子独自存物理上，原子核的质量总是小于组成该核的全部核子独自存在时的总质量，这两者的差额叫做在时的总质量，这两者的差额叫做质量亏损质量亏损 m=(mn+mp-m氘）=0.0039 1027 kg理论值：理论值：试验值：试验值：2.22Mev 实验证明，质能方程不但适用于计算原子结合能，

5、也适用于其实验证明，质能方程不但适用于计算原子结合能，也适用于其他核反应中核能的计算。他核反应中核能的计算。有关质量亏损时问题的理解和注意事项第一.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.第二.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.例题例题1 1、原子质量单位、原子质量单位1u=1.66061u=1.6606-2727kgkg。试证明，。试证明，1 1原子质量单位原子质量单位u u相当于相当于931.50 MeV931.50 MeV的能量光速的能量光速c=3c=310108

6、 8m/sm/s，1eV=1.60221eV=1.60221010-19-19J J 解：若质量为解：若质量为1u u的原子发生核反应时质量全部亏损，则释的原子发生核反应时质量全部亏损，则释放的核能为：放的核能为：如果进行更加精确的计算，则可得：如果进行更加精确的计算，则可得：1个原子质个原子质量单位量单位u相当于相当于931.5MeV.例题例题2 2、已知已知1 1个质子的质量个质子的质量m mp p=1.007 277u=1.007 277u，1 1个中子的质量个中子的质量m mn n=1.008 665u.=1.008 665u.氦核的质量为氦核的质量为4.001 509 u.4.001

7、 509 u.当当2 2个质子和个质子和2 2个个中子结合成氦核时，请写出核反应方程，并由上述数值计算释中子结合成氦核时，请写出核反应方程，并由上述数值计算释放的能量。放的能量。解：该核反应方程是：解：该核反应方程是：该反应亏损的质量为：该反应亏损的质量为：所以释放的核能为：所以释放的核能为：体验：核能的威力有多大？体验：核能的威力有多大？质子和中子结合成氘核释放的核能为质子和中子结合成氘核释放的核能为2.22MeV，而一个碳，而一个碳原子完全燃烧释放的能量不到原子完全燃烧释放的能量不到4MeV，前者至少为后者的，前者至少为后者的55万万倍。也就是说，倍。也就是说，1kg质子和中子结合成氘核释

8、放的核能相当于质子和中子结合成氘核释放的核能相当于完全燃烧完全燃烧550 t优质煤的能量，由此可见核反应相对于化学反优质煤的能量，由此可见核反应相对于化学反应释放能量的优势。应释放能量的优势。结合能结合能越大原子核是不是越难被拆散？越大原子核是不是越难被拆散？即结合能的大小即结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？能不能反映原子核的稳定程度？U-235Li-6问题三：核稳定程度的量度问题三：核稳定程度的量度-比结合能比结合能 不同的核结合能不同，如何才能反映不同的核结合能不同，如何才能反映原子核的稳定程度？原子核的稳定程度？1）概念：）概念：原子核的结合能与核子数之原子核的结合能与核子数之比，

9、也叫平均结合能。比，也叫平均结合能。2）理解：）理解：核子结合成原子核时，平均每个核子所释放的结核子结合成原子核时，平均每个核子所释放的结合能，它也等于把原子核拆散成每个核子时，外界必须提供合能，它也等于把原子核拆散成每个核子时，外界必须提供给每个核子的平均能量。给每个核子的平均能量。比结合能：比结合能：结合能结合能核子数核子数=3）意义：）意义：它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能越大，它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能越大，核越稳定。核越稳定。4）规律：）规律：较轻核和较重核的核子平均结合能较小较轻核和较重核的核子平均结合能较小,稳定性较差稳定性较差;中等质量核的核子平均结合能较大，

10、稳定性较好。中等质量核的核子平均结合能较大，稳定性较好。活动：观察比结合能曲线并思考下列问题：活动：观察比结合能曲线并思考下列问题：1 1、两个氘核发生核反应变成氦核是吸收还是放出能量？、两个氘核发生核反应变成氦核是吸收还是放出能量？2 2、一个重核可以分裂为中等质量的核是吸收还是放出能量、一个重核可以分裂为中等质量的核是吸收还是放出能量？例题例题3、一下关于核力的说法正确的是一下关于核力的说法正确的是 （）A、核力存在于任何核子之间、核力存在于任何核子之间 B、核力只存在于相邻的核子之间、核力只存在于相邻的核子之间 C、核力与万有引力性质相同、核力与万有引力性质相同 D、核力是一种短程的强作

11、用力、核力是一种短程的强作用力BD例题例题4、联合国将联合国将2005年定为年定为“国际物理年国际物理年”，以纪念，以纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献。对于爱因斯坦提出的爱因斯坦对物理学的巨大贡献。对于爱因斯坦提出的质能方程质能方程E=mc2，下列说法中正确的是（，下列说法中正确的是（)A、E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比表明物体具有的能量与其质量成正比 B、E=mc2中的中的E表示发生核反应过程中释放的核能表示发生核反应过程中释放的核能 C、根据根据E=mc2 可以计算核反应中释放的核能可以计算核反应中释放的核能 D、E=mc2 表示发生的质量亏损表示发生的质量亏损 m转变成为能转变

12、成为能量量 E释放出来释放出来AC例题例题5、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为分别为m m1 1、m m2 2、m m3 3，普朗克常数为，普朗克常数为h h，真空中的光速为，真空中的光速为c c，下列说法正确的是，下列说法正确的是（）A A、核反应方程是、核反应方程是D D、光子的波长光子的波长C C、辐射出的、辐射出的光子的能量光子的能量 E=E=（m m3 3-m-m1 1-m-m2 2)c)c2 2B B、聚变反应中的质量亏损、聚变反应中的质量亏损m=mm=m1 1+m+m2 2-m-m3 3B 面对面对煤和石油利用中产生的温室效应、环境煤和石油利用中产生的温室效应、环境污染等问题，世界各国都对核能的发展给予极污染等问题，世界各国都对核能的发展给予极大兴趣。核能是一种清洁、安全、技术成熟的大兴趣。核能是一种清洁、安全、技术成熟的能源能源,但是迄今为止，人类所利用的能量还只是但是迄今为止，人类所利用的能量还只是很小的一部分，如果人类在探索中能掌握新的很小的一部分，如果人类在探索中能掌握新的方式，以产生更大的质量亏损，也就必然能够方式，以产生更大的质量亏损，也就必然能够获得更为可观的能量。获得更为可观的能量。结束语结束语