《原子核的结合能》PPT课件

扬大附中东部分校 刘虎宝贝：妈妈喊我们我们回家了宝贝：妈妈喊我们我们回家了人类对煤和石油的依赖已经严重我们的人类对煤和石油的依赖已经严重我们的生存环境生存环境核能核能-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、请你能运用功能关系，解释结合能的产生原因？、请你能运用功能关系，解释结合能的产生原因？nHH101121HnH211011当光子能量等于或当光子能量等于或大于时，这个反应大于时，这个反应才会发生才会发生 一个质子和一个中子一个质子和一个中子结合成氘核，要放出结合成氘核，要放出的能量的能量 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爱因斯坦爱因斯坦 物体的能量和物体的能量和质量之间存在密切质量之间存在密切的联系，他们的关的联系，他们的关系是：系是：2mcE 核子在结合成核子在结合成原子核时出现质量原子核时出现质量亏损，要放出能量，亏损，要放出能量，大小为：大小为：2mcE质能方程质能方程问题二：核能的计算-爱因斯坦的质能方程HHn211110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在物理上，原子核的质量总是小于组成该核的全部核子在物理上，原子核的质量总是小于组成该核的全部核子独自存在时的总质量，这两者的差额叫做独自存在时的总质量，这两者的差额叫做质量亏损质量亏损 原子核的结合能如果质量原子核的结合能如果质量 亏损有关，你怎么证明？亏损有关，你怎么证明？问题二：核能的计算-爱因斯坦的质能方程HHn211110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理论值：理论值：m=(mn+mp-m氘）=0.0039 1027kg28 272)10 (3.010 0.0039=mc=EJ131051.3试验值：试验值：MevMev19.210106.11051.361913问题二：核能的计算-爱因斯坦的质能方程2mcE计算结合能时，先计算计算结合能时，先计算质量亏损质量亏损m m，在带入，在带入质能方程求出结合能质能方程求出结合能计算任意核反应中释放计算任意核反应中释放的核能，先计算质量亏的核能，先计算质量亏损损m m，在带入质能方，在带入质能方程求出核能。程求出核能。核能核能质量亏损质量亏损问题二：核能的计算-爱因斯坦的质能方程练习练习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 8m/sm/s，1eV=1.60221eV=1.60221010-19-19J J 练习练习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个中子个中子的质量的质量mn n=1.008 665u.=1.008 665u.氦核的质量为氦核的质量为4.001 509 u.4.001 509 u.由上述数值，计算由上述数值，计算2 2个质子和个质子和2 2个中子结合成氦核时释个中子结合成氦核时释放的能量。放的能量。932.80 MeV28.30 MeV结合能越大原子核是不是越难被拆散？结合能越大原子核是不是越难被拆散？即结合能的即结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？大小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-比结合能 不同的核结合能不同，如何才能反不同的核结合能不同，如何才能反 映原子核的稳定程度？映原子核的稳定程度？【讨论与交流讨论与交流】1）概念：）概念：原子核的结合能与核子数之比原子核的结合能与核子数之比2）理解：）理解：核子结合成原子核时，平均每个核子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，外界必须提供给每个核子的平均能量。核子时，外界必须提供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。平均它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能越大，核越稳定。结合能越大，核越稳定。问题三：核稳定程度的量度-比结合能a.中间大、中间大、两端小。两端小。b.b.中等中等质量的核质量的核最稳定。最稳定。比结合能曲线0123456789020406080100120140160180200220240质量数A比结合能（MeV/核子）U23392Pt19573Kr8223He42Li63H21比结合能曲线告诉我们：比结合能曲线告诉我们：比结合能曲线0123456789020406080100120140160180200220240质量数A比结合能（MeV/核子）U23392Pt19573Kr8223He42Li63H21活动：观察比结活动：观察比结合能曲线并思考合能曲线并思考下列问题：下列问题：1 1、两个氘核发生、两个氘核发生核反应变成氦核核反应变成氦核是吸收还是放出是吸收还是放出能量？能量？2 2、一个重核可以、一个重核可以分裂为中等质量分裂为中等质量的核是吸收还是的核是吸收还是放出能量？放出能量？1）概念：）概念：原子核的结合能与核子数之比原子核的结合能与核子数之比3）意义：）意义：它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能越大，核越稳定。越大，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,稳定性稳定性较差较差;中等质量核的核子平均结合能较大，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。2）理解：）理解：核子结合成原子核时，平均每个核子所释放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，外界必须提供给每个核子的平均能量。必须提供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=问题三：核稳定程度的量度-比结合能 目标检测目标检测1、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用力、核力是一种短程的强作用力B、D考查点：核力的性质考查点：核力的性质 目标检测目标检测2、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，以纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献。对于爱因斯念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坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中正确的，下列说法中正确的是（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表示发生核反应过程中释放的核能核能C、根据根据E=mc2 可以计算核反应中释放的可以计算核反应中释放的核能核能D、E=mc2 表示发生的质量亏损表示发生的质量亏损 m转变转变成为能量成为能量 E释放出来释放出来A、C3、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，设氘核的质量为设氘核的质量为m1，氚核的质量为，氚核的质量为m2，氦核的，氦核的质量为质量为m3,中子的质量为中子的质量为m4,则反应过程中释放的则反应过程中释放的能量为：能量为：（）目标检测目标检测2321)(cmmm2421)(cmmm24321)(cmmmm22143)(cmmmmA、C、D、B、CnHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10423121核反应方程为：核反应方程为：2mcE 目标检测（拓展）目标检测（拓展）4、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、氘核的光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为质量分别为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，真空中的光速为的光速为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HnH3110112321)(cmmmhD、光子的波长光子的波长C、辐射出的、辐射出的光子的能量光子的能量 E=（m3-m1-m2)c2B、聚变反应中的质量亏损、聚变反应中的质量亏损m=m1+m2-m3B 目标检测（拓展）目标检测（拓展）5、已知原子核、已知原子核21084Po的质量为，原子核的质量为，原子核20682Pb的质量为，的质量为，粒子的质量为粒子的质量为u，静止，静止的核的核Po在衰变中放出在衰变中放出粒子后变成核粒子后变成核Pb，求：求：（1）衰变过程中的质量亏损；）衰变过程中的质量亏损；（2）衰变过程中释放的能量；）衰变过程中释放的能量；（3）衰变后的瞬间，）衰变后的瞬间，粒子和粒子和Pb的动能的动能之比。之比。小结小结1、当核子结合成原子核时要、当核子结合成原子核时要_(“吸收吸收”或或“放出放出”)一定的能量，原子核分解成核子时，要一定的能量，原子核分解成核子时，要_(“吸收吸收”或或“放出放出”)同样的能量，这个能同样的能量，这个能量叫做原子核的结合能。量叫做原子核的结合能。2、结合能与核子数之比称、结合能与核子数之比称_,平均结合平均结合能能_(“越大越大”“”“越小越小”)表示原子核中核子表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。结合得越牢固，原子核越稳定。3、求解原子核的结合能的方法是：、求解原子核的结合能的方法是：吸收吸收放出放出比结合能比结合能越大越大2mcE面对煤和石油利用中产生的温室效应、环境污染面对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大兴趣。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、技术成熟的能源核能是一种清洁、安全、技术成熟的能源,但是迄但是迄今为止，人类所利用的能量还只是很小的一部分，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方式，以产生更大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，也就必然能够获得更为可观的能量。的质量亏损，也就必然能够获得更为可观的能量。结束语结束语这个光荣而由艰巨的任务，就有同学们去完成了！这个光荣而由艰巨的任务，就有同学们去完成了！作业：作业：1、上交作业 导学案2、课后思考：利用核能有哪几种途径？、课后思考：利用核能有哪几种途径？预习第五节预习第五节 裂变和聚变裂变和聚变