物理選修人教新課標(biāo)核力與結(jié)合能精品課件

1、12宏觀模型：宏觀模型：相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)物體，由于萬有引力而相互接相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)物體，由于萬有引力而相互接近，運(yùn)動(dòng)速度越來越大，引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能最后撞在一近，運(yùn)動(dòng)速度越來越大，引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能最后撞在一起，動(dòng)能變成它們的內(nèi)能散失掉了。兩個(gè)物體為了結(jié)合而起，動(dòng)能變成它們的內(nèi)能散失掉了。兩個(gè)物體為了結(jié)合而付出了代價(jià)失去了一些能量，如果要把它們分開，還付出了代價(jià)失去了一些能量，如果要把它們分開，還要重新賦予它們這份能量。要重新賦予它們這份能量。 微觀模型：微觀模型：原子核是核子結(jié)合在一起構(gòu)成的，結(jié)合時(shí)也失去了原子核是核子結(jié)合在一起構(gòu)成的，結(jié)合時(shí)也失去了一些能量，要把它們一些能量，要把它們分開分開，

2、同樣也需要能量。，同樣也需要能量。 3 由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以原子核由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以原子核分解分解為核為核子或核子子或核子結(jié)合結(jié)合成原子核時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化成原子核時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化 可見，當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分可見，當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量這個(gè)能量解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合叫做原子核的結(jié)合能能 結(jié)合能從實(shí)驗(yàn)知道只有當(dāng)光子能量等于或大于從實(shí)驗(yàn)知道只有當(dāng)光子能量等于或大于2.22MeV2.22MeV時(shí)，這個(gè)反應(yīng)才會(huì)發(fā)生時(shí)，這個(gè)反應(yīng)才會(huì)發(fā)生. .相反的過程一個(gè)質(zhì)

3、子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，要放出相反的過程一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，要放出2.22MeV2.22MeV的能量。的能量。注意：注意：結(jié)合能結(jié)合能不是不是由于核子由于核子結(jié)合結(jié)合成原子核而成原子核而具有具有的能量，的能量，而是而是為把原子為把原子分開分開而需要的能量或核子而需要的能量或核子結(jié)合結(jié)合成原子核而成原子核而放放出出的能量的能量4結(jié)合能原子核越大，它的結(jié)合能越高原子核越大，它的結(jié)合能越高,但不一定穩(wěn)定，但不一定穩(wěn)定，因此有意義的因此有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能比結(jié)合能，也叫，也叫平均結(jié)合能平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大比結(jié)合能越大,表示原子核中核

4、子結(jié)合得越牢固表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定原子核越穩(wěn)定.那么如何求原子核的結(jié)合能呢那么如何求原子核的結(jié)合能呢?愛因斯坦從相對(duì)論得出了物體愛因斯坦從相對(duì)論得出了物體能量與它的質(zhì)量的關(guān)系，指出了求原子核的結(jié)合能的方法。能量與它的質(zhì)量的關(guān)系，指出了求原子核的結(jié)合能的方法。5中子的質(zhì)量中子的質(zhì)量 =1.67491027Kg 質(zhì)子的質(zhì)量質(zhì)子的質(zhì)量 = 1.67261027Kg 中子和質(zhì)子的質(zhì)量和中子和質(zhì)子的質(zhì)量和 = 3.34751027Kg 氘核的質(zhì)量氘核的質(zhì)量 = 3.34361027Kg 質(zhì)量差質(zhì)量差 = 0.00391027Kg質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損:質(zhì)量虧損表明原子核內(nèi)的確存在著結(jié)合能

5、。質(zhì)量虧損表明原子核內(nèi)的確存在著結(jié)合能。 核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損m，正表，正表明它們?cè)诨ハ嘟Y(jié)合過程中放出了能量明它們?cè)诨ハ嘟Y(jié)合過程中放出了能量E=mc2質(zhì)能方程6第一第一. . .核反應(yīng)過程中核反應(yīng)過程中: : 核子結(jié)合成原子核時(shí)核子結(jié)合成原子核時(shí), ,新核質(zhì)量新核質(zhì)量小于小于核子的質(zhì)量核子的質(zhì)量( (質(zhì)量質(zhì)量虧損虧損),),同時(shí)以同時(shí)以 光子形式光子形式釋放核能釋放核能; ; 原子核分解為核子時(shí)原子核分解為核子時(shí), ,需要需要吸收一定能量吸收一定能量, ,核子的總質(zhì)核子的總質(zhì)量量大于大于原原子核的質(zhì)量原原子核的質(zhì)量. .第二第二. .核反應(yīng)過程中

6、核反應(yīng)過程中, ,質(zhì)量虧損時(shí)質(zhì)量虧損時(shí), ,核子個(gè)數(shù)不虧損核子個(gè)數(shù)不虧損( (即質(zhì)量數(shù)即質(zhì)量數(shù)守恒守恒) ), ,可理解為組成原子核后可理解為組成原子核后, ,核內(nèi)每個(gè)核子仿佛核內(nèi)每個(gè)核子仿佛“瘦了瘦了”一一些些. .第三第三. .質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失, ,而是減少的質(zhì)量而是減少的質(zhì)量 m m以能量形式以能量形式輻射輻射( (動(dòng)質(zhì)量動(dòng)質(zhì)量),),因此因此質(zhì)量守恒定律不被破壞質(zhì)量守恒定律不被破壞. .有關(guān)問題的理解和注意事項(xiàng)有關(guān)問題的理解和注意事項(xiàng)7第五第五. .核反應(yīng)中釋放或吸收的能量比化學(xué)反應(yīng)中釋放核反應(yīng)中釋放或吸收的能量比化學(xué)反應(yīng)中釋放或吸收的能量大好幾個(gè)數(shù)量級(jí)或吸收的

7、能量大好幾個(gè)數(shù)量級(jí). . 有關(guān)問題的理解和注意事項(xiàng)有關(guān)問題的理解和注意事項(xiàng)第四第四. .公式公式E=mE=mc c2 2 的單位問題的單位問題P82P82問題與練習(xí)問題與練習(xí) 3.3. 8 沒有違反能量守恒定律；減小的這部分能量以光子釋放出去。 沒有違反質(zhì)量守恒定律；減小的那部分質(zhì)量等于光子的動(dòng)質(zhì)量。質(zhì)能方程9 反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量和中子的質(zhì)量和 反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變 核子結(jié)合成核時(shí)，一定釋放核能核子結(jié)合成核時(shí)，一定釋放核能 光子具有的能量為光子具有的能量為2mcm.中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核，

8、同時(shí)釋放中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核，同時(shí)釋放光子，核光子，核反應(yīng)方程是反應(yīng)方程是 ,下列說法正確的下列說法正確的是（是（ ） 為核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損102111HH+n ACD 質(zhì)能方程10質(zhì)能方程對(duì)于質(zhì)能方程我們主要應(yīng)用在各種核反應(yīng)中對(duì)于質(zhì)能方程我們主要應(yīng)用在各種核反應(yīng)中輕核聚變輕核聚變重核裂變重核裂變11質(zhì)能方程對(duì)于質(zhì)能方程我們主要應(yīng)用在各種核反應(yīng)中對(duì)于質(zhì)能方程我們主要應(yīng)用在各種核反應(yīng)中輕核聚變輕核聚變重核裂變重核裂變兩個(gè)輕原子核結(jié)合成一個(gè)新兩個(gè)輕原子核結(jié)合成一個(gè)新質(zhì)量比較大的新核質(zhì)量比較大的新核原子核被粒子轟擊后分裂成原子核被粒子轟擊后分裂成兩個(gè)質(zhì)量差不多的新核兩個(gè)質(zhì)量差不多

9、的新核放出能量放出能量17.6MeV17.6MeV平均每個(gè)核子放出能量約平均每個(gè)核子放出能量約1MeV1MeV自身反應(yīng)放出能量即可維持反應(yīng)繼續(xù)自身反應(yīng)放出能量即可維持反應(yīng)繼續(xù)需壓縮至臨界體積發(fā)生鏈?zhǔn)叫鑹嚎s至臨界體積發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以持續(xù)裂變反應(yīng)以持續(xù)裂變恒星恒星 氫彈氫彈原子彈原子彈 核能發(fā)電核能發(fā)電12當(dāng)氘核和氚核聚合成氦核時(shí)會(huì)釋放大量能量，當(dāng)氘核和氚核聚合成氦核時(shí)會(huì)釋放大量能量，設(shè)氘核的質(zhì)量為設(shè)氘核的質(zhì)量為m1，氚核的質(zhì)量為，氚核的質(zhì)量為m2，氦核的，氦核的質(zhì)量為質(zhì)量為m3,中子的質(zhì)量為中子的質(zhì)量為m4,則反應(yīng)過程中釋放則反應(yīng)過程中釋放的能量為：的能量為： （ ） 練習(xí)練習(xí)2321)(cmmm

10、2421)(cmmm24321)(cmmmm22143)(cmmmmA、C、D、B、CnHeHH10423121核反應(yīng)方程為：核反應(yīng)方程為：2mcE13一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè)時(shí)輻射一個(gè)光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為m m1 1、m m2 2、m m3 3，普朗克常數(shù)為，普朗克常數(shù)為h h，真空，真空中的光速為中的光速為c c，下列說法正確的是，下列說法正確的是（ ）A A、核反應(yīng)方程是、核反應(yīng)方程是HnH3110112321)(cmmmhD、 光子的波長(zhǎng)光子的波長(zhǎng)C、輻射出的、輻射

11、出的光子的能量光子的能量 E=（m3-m1-m2)c2B、聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損、聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損m=m1+m2-m3B14三種粒子三種粒子按照粒子與各種相互作用的不同關(guān)系，可以將粒子分為三大類按照粒子與各種相互作用的不同關(guān)系，可以將粒子分為三大類_ _ _最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子是最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子是_是傳遞各種相互作用的粒子是傳遞各種相互作用的粒子恒星的演化：恒星的演化：恒星的形成恒星的形成:大爆炸后，在萬有引力的作用下形成大爆炸后，在萬有引力的作用下形成_再進(jìn)一再進(jìn)一步凝聚使引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為步凝聚使引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為_，溫度升高，直到發(fā)光，于是，溫度升高，直到發(fā)光，于是_形成了。形成了。恒星的演變：核聚變反應(yīng)，層級(jí)遞進(jìn)的在恒星內(nèi)部發(fā)生，直到恒星的演變：核