教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第5章 原子核与基本粒子 3 核反应 结合能.ppt

应用体验解析质子的核反应方程【例1】(2023广东广州高二检测)完成下列核反应方程,并指出其中哪个是发现质子的核反应方程,哪个是发现中子的核反应方程。解析现中子的核反应方程对点演练1(2023湖南岳阳高二月考)在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子,把正确的符号分别填在下列核反应方程的横线上。探究点二结合能与比结合能导学探究(1)结合能就是原子核具有的能量吗?要点提示是。结合能是要把原子核分开成核子时吸收的能量,并不是原子核具有的能量。(2)原子核的结合能越大,其比结合能也越大吗?要点提示一定。结合能是核子结合成原子核放出的能量或原子核拆散成核子吸收的能量,而比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量或原子核拆散成核子时每个核子平均吸收的能量,结合能大的原子核,比结合能不一定大;结合能小的原子核,比结合能不一定小。知识归纳1.比结合能曲线不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示。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。2.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。A应用体验对点演练2原子核的比结合能随质量数变化的图像如图所示,下列说法正确的是()D探究点三质量亏损与核能的计算导学探究爱因斯坦狭义相对论中的质能方程给出了核能的计算方法。(1)核反应中质量亏损与质量守恒矛盾吗?要点提示不矛盾。(2)核子结合成原子核时为何出现质量亏损?要点提示独立的核子之间没有作用力,但若使核子结合为原子核,核子之间需接近到核力作用的范围。在核力的作用下结合为一体,核力做正功,能量减少,即释放出能量,由ΔE=Δmc2知质量发生亏损。知识归纳1.对质量亏损的理解(1)质量亏损,并不是质量消失,减少的质量在核子结合成新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)质量亏损不是否定了质量守恒定律。根据爱因斯坦的相对论,辐射出的γ光子静质量虽然为零,但它有动质量,而且这个动质量刚好等于亏损的质量,所以质量守恒、能量守恒仍成立。(3)质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来。(4)质量亏损是核反应前与核反应后的质量之差。2.对质能方程E=mc2的理解(1)质量、能量是物质的两种属性,它们之间不能相互转变。(2)质能方程建立了质量和能量之间的数量关系,即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。3.核反应中核能的计算方法(1)任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和,即核子组成原子核发生质量亏损释放能量ΔE=Δmc2。(2)当核反应中发生质量亏损时,释放能量;当质量增加时,吸收能量。释放或吸收的能量ΔE=Δmc2。【例3】(2023山东威海高二期中)静止的原子核X,自发发生反应XY+Z,分裂成运动的新核Y和Z,同时产生一对彼此向相反方向运动的光子,这对光子的能量均为E。已知X、Y、Z的质量分别为m1、m2、m3,真空中的光速为c,求:(1)反应放出的核能ΔE;(m1-m2-m3)c2解析根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2反应放出的核能ΔE=(m1-m2-m3)c2。应用体验答案(2)新核Z的动能EkZ。答案对点演练3AC解析由爱因斯坦质能方程得ΔE=Δmc2=3×4.0026u-12.0000u=0.0078u=7.2657MeV=7.2657×106×1.6×10-19J=1.16×10-12J,故A、C正确。学以致用?随堂检测全达标BC2.(结合能)(多选)关于原子核的结合能,下列说法正确的是()A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.比结合能越大,原子核越不稳定D.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能AB解析原子核的结合能等于使其完全分