优质教案：5.3 核力与结合能（原卷版）.docx

学而优教有方

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第五章原子核

第三节核力与结合能

[核心素养·明目标]

核心素养

学习目标

物理观念

了解四种基本相互作用与核力的特点，理解结合能、比结合能和质量亏损的基本观念和相关实验

科学思维

理解引力作用是天体间的力（比较显著），电磁相互作用的表现在分子级别上，强相互作用在原子核，弱相互作用又比原子核小很多的级别上

科学探究

通过教材上的科学推理，掌握其实质，培养科学推理的能力

科学态度

与责任

学习科学家们严谨的科学态度，坚持实事求是，培养学习、探索科学的兴趣和责任

[基础知识深层理解提高]

知识点一：核力与四种基本相互作用

1．核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核．这种作用称为强相互作用．

2．强相互作用的特点

(1)强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15m.

(2)距离增大时，强相互作用急剧减小．超过10－15m，相互作用不存在．

3．弱相互作用

(1)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．

(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18m.

4．四种基本相互作用

知识点二：结合能

1．轻原子核和重原子核

(1)较轻原子核：质子数和中子数大致相等．

(2)较重原子核：中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多．

2．结合能

原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能．

3．比结合能

原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．中等大小的核的比结合能最大，最稳定．

知识点三：质量亏损

1．质能方程

物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2.

2．质量亏损

原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．

[典型例题、易错易混点剖析]

易错易混点1.结合能和比结合能的关系理解

易错易混点辨析:比结合能曲线：不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示．

从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小．

(1)比结合能的大小能够反映核的稳定程度，比结合能越大，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，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．

例题1.下列关于结合能和比结合能的说法中，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．比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，重核的结合能和比结合能都大

D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大

解析:选D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；比结合能越大的原子核越稳定，但比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比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C选项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，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．

例题2.如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是()

A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量

B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量

C．若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量

D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量

解析：选A,D、E平均核子质量大于F平均核子质量，D、E结合成F，出现质量亏损，要释放能量，A对，B错；C、B结合成A，F、C结合成B都是质量增加，结合过程要吸收能量，C、D错．

易错易混点2质量亏损的理解及应用

易错易混点辨析：1．质量亏损Δm的理解

所谓质量亏损，并不是质量消失，而是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．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给．

2．质能方程E＝mc2的理解

(1)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．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，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2.

(2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位．但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子