3.4原子核的结合能教学课件(教科版选修3-5)解析.ppt

名 师 解 疑 分 类 例 析 自 主 学 习 4　原子核的结合能 1．理解结合能的概念； 2．知道核反应中的质量亏损； 3．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系． 一、结合能 结合能：克服核力束缚，原子核分解为单个核子时 的能量；或若干个核子在核力作用下结合成原子核时 的能量． 平均结合能：原子核的结合能与 之比，也叫平均结合能．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越 ，原子核越 ，中等大小的核的结合能最大、最稳定． 吸收 放出 核子数 牢固 稳定 二、质量亏损 爱因斯坦质能方程 . (1)物体具有的能量与它的质量成正比，物体的能量增大，质量也 ；能量减小，质量 ． (2)任何质量为m的物体都具有大小相当于 的能量． (3)在国际单位制中，E、m、c的单位分别取 、 、 ． (4)由E＝mc2得ΔE＝ ，ΔE对应着Δm质量． 质量亏损：原子核的质量 组成它的核子的质量之和的现象． E＝mc2 增大 减小 mc2 焦耳 千克 米/秒 Δmc2 小于 结合能和平均结合能 由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量．核反应中放出或吸收的能量称为核结合能． 平均结合能：原子核的结合能与核子数之比．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． 平均结合能与原子核的稳定性 (1)平均结合能的大小能够反映核的稳定程度，平均结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定． (2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，平均结合能都比较小，中等核子数的原子核，平均结合能较大，表示这些原子核较稳定． (3)当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时，就可释放核能．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． 二、对质量亏损和质能方程的理解 对质量亏损的理解 (1)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓的质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量．物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量． (2)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的． 对质能方程的理解 爱因斯坦质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系ΔE＝Δmc2，或物体的质量与其总能量的数量关系E＝mc2，此方程揭示了质量和能量不可分割，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量的乘积，这里所说的总能量不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量而是物体所具有的各种能量之和，物体质量增加则总能量增加，质量减小，总能量随之减小，二者在数值上存在着简单的正比关系． 特别提醒：(1)切记不要误认为亏损的质量转化为能量．核反应过程中质量亏损是静止的质量减少，辐射γ光子的运动质量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒． (2)核反应中释放的核能是由于核力做功引起的． 【典例1】 下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的是 (　　)．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能 B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大 D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大 对结合能的理解 解析　核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错误；平均结合能越大的原子核越稳定，但平均结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的平均结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项均错误；中等质量原子核的平均结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确． 答案　D 【变式1】 下列对结合能、平均结合能的认识，正确的是 (　　)． A．一切原子核均具有结合能 B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量 C．结合能越大的原子核越稳定 D．平均结合能越大的原子核越稳定 解析　由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量．反之，将原子核分开变为自由核子也需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A正确、B错误；对核子较多的原子核的结合能越大，但它的平均结合能不一定大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误、D正确． 答案　AD 【典例2】 历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV 的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9 MeV的He.(1 MeV＝1.6×10－13J) (