《核力与核能》学案（鲁科选修）.doc

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1、第一节核力与核能学案【学习目标】（1）知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；（2）知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小；（3）理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；（4）知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。【学习重点】结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。【知识要点】1、核力与四种基本相互作用（1）核力特点：第一、核力是强相互作用(强力)的一种表现。第二、核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m之内。第三、核力存在于核子之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。除核

2、力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18m，作用强度则比电磁力小。（2）四种基本相互作用力：弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用：①弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力；②强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力；③电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体→长程力；④引力：引力主要在宏

3、观和宇观尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状→长程力。2、原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子数。3、结合能由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固的集合体。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，或者需要巨大的能量。要把原子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫做原子核的结合能。原子核越大，它的结合能越高，因此有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。4、质量亏损（

4、1）质量亏损科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反应中才能明显的表现出来。质量不是能量、能量也不是质量，质量不能转化能量，能量也不能转化质量，质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。（2）爱因斯坦质能方程：E＝mc23/3相对论指出，物体的能量（E）和质量（m）之间存在着密切的关系，即E＝mc2式中，c为真空中的光速。爱因斯坦质能方程表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比。由于c2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的。（3）核反应中由于质量亏损而释放的能量：△E=△mc2①物体的质量包括静

5、止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量。②质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量的减少。③在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律。④质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。【典型例题】例题1．如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是（　　）A．将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量解析：因B、C核子

6、平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为B、C时，出现质量亏损，故放出核能，故A错，同理可得B错，C、D正确。【达标训练】1．为确定爱因斯坦的质能方程的正确性，设计了如下实验：用动能为0MeV的质子轰击静止的锂核，生成两个粒子，测得两个粒子的动能之和为MeV，已知质子、粒子、锂粒子的质量分别取、、，求：（1）写出该反应方程。（2）通过计算说明正确。（1u=1.6606×10-27㎏）2．一静止的U核衰变为Th核时，只放出一个α粒子，已知Th的质量为MT，α粒子质量为Mα，衰变过程中质量亏损为，光在真空中的速度为c，若释放的核能全部转化为系统的动能，求放出的

7、α粒子的初动能．答案；1．解：（1）核反应方程为:3/3（2）核反应的质量亏损:=7.0160u+1.0073u-2×4.0015u=0.0203u（1分）由质能方程可得与质量亏损相当的能量：MeV而系统增加的能量：MeV这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以正确。2．解：根据动量守恒定律得根据能量守恒得解以上方程可得【学后反思】收获疑问3/3