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【课堂新坐标】201704高中物理教科版选修3-5课件:第3章 4 原子核的结合能_图文

知 识 点 一 4.原子核的结合能 知 识 点 二 学 业 分 层 测 评 学 习 目 标 1.知道原子核的结合能及质量亏损,并 能用质能方程进行计算.(重点、难点) 2.知道比结合能的概念,知道比结合能 越大的原子核越稳定,了解比结合能曲 线的意义.(重点) 知 识 脉 络 原 子 核 的 结 合 能 及 其 计 算 [先填空] 1.结合能 核子结合成 原子核 所 释放 的能量. 2.质能关系式: (1)物体的能量与其质量的关系式 E=mc2. (2)能量计算 ΔE=Δmc2. 3.质量亏损 核反应中的质量减少 称为质量亏损. [再判断] 1.原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量.(×) 2.质量亏损是因为这部分质量转化为能量.(×) 3.质能方程 E=mc2 表明了质量与能量间的一种对应关系.(√) [后思考] 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? 【提示】 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. 1.对质量亏损的理解 质量亏损,并不是质量消失,减少的质量在核子结合成核的过程中以能量 的形式辐射出去了.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,这时质能方程也写为 ΔE=Δmc2. 2.核能的计算方法 (1)根据质量亏损计算 ①根据核反应方程,计算核反应前后的质量亏损 Δm. ②根据爱因斯坦质能方程 ΔE=Δmc2 计算核能. 其中 Δm 的单位是千克,ΔE 的单位是焦耳. (2)利用原子质量单位 u 和电子伏特计算 根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 的能量,用核子结合成原子核时 质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5 MeV,即 ΔE=Δm×931.5 MeV.其中 Δm 的单位是 u,ΔE 的单位是 MeV. 1 1.一个质子和一个中子结合成氘核,同时放出 γ 光子,核反应方程是1 1H+0 n→2 1H+γ,以下说法中正确的是( ) A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 B.反应前后的质量数不变,因而质量不变 C.反应前后质量数不变,但会出质量亏损 D.γ 光子的能量为 Δmc2,Δm 为反应中的质量亏损,c 为光在真空中的速 度 E.因存在质量亏损 Δm,所以“物质不灭”的说法不正确 【解析】 核反应中质量数与电荷数及能量均守恒,由于反应中要释放核 能,会出现质量亏损,反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之 和,所以质量不守恒,但质量数不变,且能量守恒,释放的能量会以光子的形 式向外释放,故正确答案为 A、C、D. 【答案】 ACD 2.关于质能方程,下列哪些说法是正确的( ) 【导学号:11010045】 A.质量减少,能量就会增加,在一定条件下质量转化为能量 B.物体获得一定的能量,它的质量也相应地增加一定值 C.物体一定有质量,但不一定有能量,所以质能方程仅是某种特殊条件下 的数量关系 D.一定量的质量总是与一定量的能量相联系的 E.物体的质量减少,总能量也随之减少 【解析】 质能方程 E=mc2 表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系 的,当物体获得一定的能量,即能量增加某一定值时,它的质量也相应增加一 定值,并可根据 ΔE=Δmc2 进行计算,故 B、D、E 对. 【答案】 BDE 3.(2015· 江苏高考)取质子的质量 mp=1.672 6×10-27 kg,中子的质量 mn= 1.674 9×10-27 kg,α 粒子的质量 mα=6.646 7×10-27 kg,光速 c=3.0×108 m/s. 请计算 α 粒子的结合能.(计算结果保留两位有效数字) 【解析】 组成 α 粒子的核子与 α 粒子的质量差 Δm=(2mp+2mn)-mα 结合能 ΔE=Δmc2 代入数据得 ΔE=4.3×10-12 J. 【答案】 4.3×10-12 J 核能的两种单位 两 种 方 法 计 算 的 核 能 的 单 位 分 别 为 “J” 和 “MeV” , 1 MeV = 1×106×1.6×10-19 J=1.6×10-13 J. 比 结 合 能 [先填空] 1.比结合能 ΔE 原子核的结合能 ΔE 除以 核子数A , A 称为原子核的 比结合能 ,又叫平 均结合能. 2.核聚变和核裂变 (1)核聚变:两个轻核结合成 较重的单个原子核时会释放 能量,这样的过程 2 2 叫核聚变.两个氘核的聚变:2 1H+1H→1He. (2)核裂变: 一个重核分裂为两个(或多个) 中等质量的核时释放 出能量, 这样 的过程叫核裂变. [再判断] 1.原子核的核子数越多,比结合能越大.(×) 2.比结合能越大,原子核越稳定.(√) 3 .由比结合能曲线可知,核聚变和核裂变两种核反应方式都能释放核 能.(√) [后思考] 裂变反应发生后,裂变反应生成物的质量增加还是减小?为什么? 【提示】 的质量减小. 减小.裂变反应释放大量的能量,所以发生质量亏损,反应后 比结合能与原子核稳定的关系 (1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度,比结合能越大,原子核就 越难拆开,表示该原子核就越稳定. (2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核,比结合能都比较小,表示原子 核不太稳定;中等核子数的原子核,比结合能较大,表示原子核较稳定. (3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时,就可能释放 核能.例如,一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核,或者两个 核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核,都能释放出巨大的核能. 4.下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的有( A.核子结合成原子核时放出能量 B.原子核拆解成核子时要吸收能量 ) C.比结合能越大的原子核越稳定

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