高中物理 第5章 核能与社会 5.1 核能来自何方导学案 沪科版选修.doc

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1、学案1　核能来自何方[学习目标定位]1.了解核力的特点.2.认识原子核的结合能，了解平均结合能.3.知道什么是质量亏损，能用爱因斯坦质能方程计算原子核的结合能．1．原子核的组成：原子核由质子和中子组成；原子核非常小，直径数量级为10－15m.2．能量单位：1eV＝10－6MeV＝1.6×10－19J.3．核力(1)定义：组成原子核的核子之间存在着一种特殊的力．(2)特点：①核力是一种强相互作用力，它存在于质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间．②核力是一种短程力，它的作用距离只有10－15m的数量级．因此，每个核子

2、只能对跟它邻近的少数核子(一般不超过3个)发生显著的相互作用．4．结合能核子结合成原子核时放出的能量，或原子核分解成核子时吸收的能量．5．质量亏损：组成原子核的核子的总质量与原子核的质量之差．6．结合能的计算：ΔE＝Δmc2.一、核力的特点[问题设计]1．一些较轻的原子核，如He、O、C、N中质子数和中子数有什么关系？答案　质子数与中子数大致相等．2.U、Th中各有多少个质子、多少个中子？较重的原子核中中子数和质子数有什么关系？答案　U中含有92个质子、146个中子；Th中含有90个质子，144个中子．较重的原子核中

3、中子数大于质子数，而且越重的原子核，两者相差越多．[要点提炼]由于核力是短程力，自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多．例1　关于原子核中质子和中子的说法，正确的是(　　)A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多C．原子核都是非常稳定的D．对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的解析　自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，

4、越重的原子核，两者相差越多，因此正确答案选D.答案　D二、结合能[问题设计]1．设有一个质子和一个中子，在核力作用下靠近碰撞并结合成一个氘核．质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能量？使氘核分解为质子和中子的过程中呢？答案　质子和中子结合成原子核的过程中要释放能量；氘核分解成质子和中子时要吸收能量．2．如图1所示，是不同原子核的平均结合能随核子数变化的曲线．图1(1)从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻核相比平均结合能有什么特点？平均结合能的大小反映了什么？(2)平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大

5、的原子核时是吸收能量还是放出能量？答案　(1)中等质量的原子核平均结合能较大．平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，平均结合能越大，原子核越稳定．(2)放出能量．[要点提炼]1．核子结合成原子核时释放的能量，或原子核分解成核子时吸收的能量叫原子核的结合能．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．[延伸思考]一个核子数较大的重核分裂成两个核子数较小一些的核，是吸收能量还是释放能量？两个核子数很小的轻核结合成核子数较大一些的核，是吸收能量还是释放能量？答案　都释放能

6、量．例2　使一个质子和一个中子结合成氘核时，会放出2.2MeV的能量，则下列说法正确的是(　　)A．用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B．用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析　中子和质子结合成氘核所释放的能量或氘核分

7、解成中子和质子所吸收的能量都相等，即为此反应的结合能，只有光子能量大于或等于结合能，才能使它们分解．又因为中子和质子不可能没有速度，所以动能之和不可能为零，(若动能之和为零就分不开了)，所以A、D正确．答案　AD三、质量亏损和核能的计算[问题设计]1．用α粒子轰击铍(Be)核发现中子的核反应方程Be＋He→C＋n甲同学说：核反应过程中核子数没变，所以质量是守恒的；乙同学查找资料，各个原子核或核子的质量如下：mBe＝9.01219u，mC＝12.000u，mα＝4.0026u，mn＝1.008665u．(其中1u＝1.

8、660566×10－27kg)，他通过计算发现反应之后的质量减少了，于是他得出结论“核反应过程中质量消失了”．这两个同学的说法对吗？如果不对错在哪里？你对质量亏损是如何理解的？答案　甲同学的说法错误．核反应过程中是质量数守恒而不是质量守恒；乙同学的说法错误．质量亏损并不是质量消失．对质量亏损的理解：其一，在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓