《核力與結(jié)合能》PPT課件.ppt

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19.5《核力與結(jié)合能》,教學(xué)目標(biāo),1、知識與技能（1）知道核力的概念、特點(diǎn)及自然界存在的四種基本相互作用；（2）知道穩(wěn)定原子核中質(zhì)子與中子的比例隨著原子序數(shù)的增大而減??；（3）理解結(jié)合能的概念，知道核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損；（4）知道愛因斯坦的質(zhì)能方程，理解質(zhì)量與能量的關(guān)系。2、過程與方法（1）會根據(jù)質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的概念計算核反應(yīng)中釋放的核能；（2）培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、推理能力、及數(shù)學(xué)計算能力。,3、情感、態(tài)度與價值觀（1）使學(xué)生樹立起實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)理論對實(shí)踐有著指導(dǎo)和預(yù)見作用的能力；（2）認(rèn)識開發(fā)和利用核能對解決人類能源危機(jī)的重要意義。教學(xué)重點(diǎn)：質(zhì)量虧損及愛因斯坦的質(zhì)能方程的理解。教學(xué)難點(diǎn)：結(jié)合能的概念、愛因斯坦的質(zhì)能方程、質(zhì)量與能量的關(guān)系。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。,原子核的組成,原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子．電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)=核子數(shù),,原子核的半徑約為10-15m,只相當(dāng)原子半徑的萬分之一。在這么小的空間里帶正電的質(zhì)子與質(zhì)子間的庫侖斥力是很大，萬有引力太小，只有庫侖力的10-36。而通常原子核是穩(wěn)定的,于是核內(nèi)還應(yīng)有另一種力把各種核子緊緊拉在一起,此力稱為核力。,,,,,,,核力,mp,mp,,庫侖力,,庫侖力,,,萬有引力,,,萬有引力,核力,核子靠什么力結(jié)合成原子核？,核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力．,核力具有怎樣的特點(diǎn)呢？,一、核力：,科目一考試,科目二考試2016年科目二考試技巧、考試內(nèi)容、考試視頻,,2.核力是短程力。約在10-15m量級時起作用，距離大于0.810-15m時為引力,距離為1010-15m時核力幾乎消失，距離小于0.810-15m時為斥力。,3.核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。,4.核力具有電荷無關(guān)性。對給定的相對運(yùn)動狀態(tài)，核力與核子電荷無關(guān)。,要真正了解核子間的相互作用還要考慮核子的組成物——夸克的相互作用。,1.核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的一種表現(xiàn)。,除核力外原子核內(nèi)還存在弱相互作用（弱力）弱力是引起中子－質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因弱相互作用也是短程力，力程比強(qiáng)力更短，為10－18m，作用強(qiáng)度則比電磁力小。,二、原子核中質(zhì)子與中子的比例,二、原子核中質(zhì)子與中子的比例,自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。,為什么會這樣呢？,核越來越大，有些核子間的距離越來越遠(yuǎn)。隨著距離的增加，核力與電磁力都會減小，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩(wěn)定了。這時，如果不再成對地增加核子，而只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。,由于核力的作用范圍是有限的，如果繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會大到其間根本沒有核力的作用，這時即使再增加中子也無濟(jì)于事，這樣的核必然是不穩(wěn)定的。在宇宙演化的進(jìn)程中，各種粒子有機(jī)會進(jìn)行各種組合，但那些不穩(wěn)定的組合很快就瓦解了，只有200多種穩(wěn)定的原子核長久地留了下來?，F(xiàn)在觀察到的天然放射性元素，則正在瓦解之中。,某一數(shù)值時,某一數(shù)值時,相同,三、結(jié)合能,,由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化．,可見，當(dāng)核子結(jié)合成原子核時要放出一定能量；原子核分解成核子時，要吸收同樣的能量．這個能量叫做原子核的結(jié)合能．,三、結(jié)合能,結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量，而是為把核子分開而需要的能量。,比結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為比結(jié)合能。也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。,三、結(jié)合能,四、質(zhì)量虧損,1、例題：,中子的質(zhì)量=1.674910－27Kg質(zhì)子的質(zhì)量=1.672610－27Kg中子和質(zhì)子的質(zhì)量和=3.347510－27Kg氘核的質(zhì)量=3.343610－27Kg質(zhì)量差=0.003910－27Kg,四、質(zhì)量虧損,2、質(zhì)量虧損：原子分解為核子時，質(zhì)量增加；核子結(jié)合成原子核時，質(zhì)量減少。原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損。,1、例題：,愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2式中c是真空中的光速，m是物體的質(zhì)量，E是物體的能量。,核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)的質(zhì)量虧損Δm，正表明它們在互相結(jié)合過程中放出了能量ΔE=Δmc2,3、有關(guān)問題的理解和注意事項(xiàng),第一.核反應(yīng)過程中:核子結(jié)合成原子核時,新核質(zhì)量小于核子的質(zhì)量(質(zhì)量虧損),同時以?光子形式釋放核能;原子核分解為核子時,需要吸收一定能量,核子的總質(zhì)量大于原原子核的質(zhì)量.,第二.核反應(yīng)過程中,質(zhì)量虧損時,核子個數(shù)不虧損(即質(zhì)量數(shù)守恒),可理解為組成原子核后,核內(nèi)每個核子仿佛“瘦了”一些.,第三.質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失,而是減少的質(zhì)量?m以能量形式輻射(動質(zhì)量),因此質(zhì)量守恒定律不被破壞.,課堂練習(xí):,(1)試證明，1原子質(zhì)量單位u相當(dāng)于931.50MeV的能量．1u=1.6606-27kg，光速c=2.9979108m/s，1eV=1.602210-19J．(2)碳原子的質(zhì)量是12.000000u，可以看做是由6個氫原子(質(zhì)量是1.007825u)和6個中子組成的．求核子結(jié)合成碳原子核時釋放的能量．(在計算中可以用碳原子的質(zhì)量代替碳原子核的質(zhì)量，用氫原子的質(zhì)量代替質(zhì)子的質(zhì)量，因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量可以在相減過程中消去．),,