高中物理第十九章原子核5核力与结合能课堂互动学案新人教版选修3_5

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1、5核力与结合能课堂互动三点剖析一、结合能的理解1.结合能原子核的核子间存在强大的核力，使得原子核成为一个坚固的集合体，要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功；反之，要把核子集合成一个原子核，则能放出巨大的能量.结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量.比结合能越大，把核子分开而需要的能量就越多，原子核越稳定.2.质量亏损光子的静质量为零，按相对论，光子的运动质量为：.核反应中，当计算进光子的质量后，反应前后的质量仍是守恒量.3.如果物体的能量增加了△E，物体的质量也相应地增加△m，反过来也一样.符合△E＝△m·c2的关系.

2、二、核能的计算根据爱因斯坦的质能方程，核反应中释放的核能的计算式为ΔE=Δmc2，其中Δm为质量亏损，c为光速，ΔE是与亏损质量相对应的能量.核能计算有两种方法：1.用ΔE=Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”.2.用ΔE=Δm×931.5MeV计算，因1u相当于931.5MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”.三、核力的理解1.粒子间的四种基本相互作用，即强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用.2.核力的几个特点：(1)核力是一种短程力.可分为三段：①短程部分：小于0.8×10-

3、15m，表现为很强的斥力，保证了原子核不致坍缩.②中程部分：0.8×10-15m—1.5×10-15m，表现为很强的引力，其强度比库仑力大得多，使原子核中的质子不致因互相排斥而散裂.③长程部分：大于1.5×10-15m，表现为很弱的、几乎消失的吸引力.(2)核力的饱和性，也就是原子核中的核子只与其附近的几个核子有作用力，而不是与原子核中的所有核子有作用力.(3)核力的电荷无关性，即核子之间的相互作用，无论是质子与质子、质子与中子、中子与中子，它们之间核力是相等的.各个击破【例1】“原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊单位，符号为u，1u=1.6606×10-27

4、kg.已知碳-12原子的质量是12.000000u，一个碳-12原子可以看作是由6个氢原子(每个氢原子的质量是1.007825u)和6个中子组成(每个中子的质量是1.008665u)，求碳-12原子核的结合能.解析：在计算碳核的质量亏损时，因为与电子的能量有关的部分在相减过程中能消去.6个中子的总质量：6mn=6×1.008665u=6.051990u6个氢原子的总质量：6mH=6×1.007825u=6.046950u中子和氢原子的质量和：6mn+6mH=12.098940u碳-12原子的质量：mC=12.000000u质量亏损：Δm=0.098940u=1.64

5、3×10-28kg碳-12核的结合能：ΔE=Δmc2eV=99.2MeV.答案：碳-12核的结合能是99.2MeV【例2】云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电荷量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内.现测得α粒子运动的轨道半径为R，试求在衰变过程中的质量亏损.(涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)解析：令v表示α粒子的速度，由洛伦兹力和牛顿定律得：qvB=.令v′表示衰变后剩余核的速度，在考虑衰变过程中系统的动量守恒时，因为亏损质量很小，可不予考虑，由动量守恒可知：(M-m)v′=mv在衰变过程中

6、，α粒子和剩余核的动能来自于亏损质量，即Δm·c2=(M-m)v′2+mv2解得：Δm=.答案：温馨提示:本题把带电粒子在磁场中运动、动量守恒、爱因斯坦质能方程等知识点很好地综合起来，对综合分析能力有较高的要求.【例3】自然界中存在几种相互的作用？它们的特点如何？简答：按照现代物理学的观点，支配物质世界各种运动现象的力可归结为四种基本相互作用，这就是：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用.引力相互作用和电磁相互作用是长程力，它们的作用范围从理论上说是无限大.强相互作用和弱相互作用是短程力，弱相互作用只在10-15m范围内才有显著作用，弱相互作用的力程更

7、短，不超过10-16m.引力作用是所有物质客体之间都存在的一种相互作用，称为万有引力，由于引力常量G很小，对于通常大小的物体，它们之间的引力是非常弱的，所以，对一般物体之间以及原子、分子间存在的万有引力常常忽略不计.但是，当物体的质量很大时，引力作用就十分重要了.因此，引力作用成为星体之间以及星体与其附近物体之间的相互作用.电磁相互作用，包括静止电荷之间以及运动电荷之间的相互作用.静止的点电荷之间的相互作用力，是法国物理学家库仑发现的，叫做静电力或库仑力，运动着的带电粒子之间的相互作用力，除了静电力还有称为磁力的洛伦兹力，根据麦克斯韦的电磁理论和狭义相对论，电和