3-5第四章4~7节导学案

雅园导学案高中物理（选修3--5）第四章《电磁感应》第四节：核力和结合能编者：李晓德【导学目标】1、知道核力和结合能的概念2、知道核反应中的质量亏损，会计算核能。☆预习案☆依据预习案通读教材，进行知识梳理，完成预习自测题目，并将预习中不能解决的问题填写到后面的“问题生成单”上。［预习思考］1、什么叫核力？它有什么特点？2、什么叫结合能？3、什么叫质量亏损？怎样计算核能？、［预习自测］1.关于质能方程，下列哪些方法是正确的（）A.质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B.物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C.物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D.某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的2．(双选)关于核力，下列说法中正确的是()A．核力是电磁力的一种，是核子中电荷间的相互作用B．核力就是分子力，都属于短程力C．只有相邻核子之间才存在核力的作用D．核子间的距离大于0.8×10－15m时核力表现力引力，距离小于0.8×10－15m时核力表现为斥力，超过1.5×10－15m时核力急剧下降几乎消失3.一个铀衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853131×10-25kg,钍核的质量为3.786567×10-25kg,α粒子的质量为6.64672×10-27kg.在这个衰变过程中释放出的能量等于____________J（保留两个有效数字）.雅园导学案高中物理（选修3--5）第四章《电磁感应》［问题生成单］请你将预习中感到疑惑的问题写下来，以便与老师、同学们在课堂上合作解决。☆探究案☆［质疑探究］探究一、核力问题：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散?会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢?【例1】氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力探究二、结合能1．结合能与平均结合能的定义有何区别？2.平均结合能与原子核的稳定性有什么关系？【例2】(单选)下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大雅园导学案高中物理（选修3--5）第四章《电磁感应》探究三、核能的计算(1)根据爱因斯坦的质能亏损，用核子结合成原子核时的质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中光速的平方(c=3×108m/s)，即：ΔE=Δmc2①(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5(MeV)能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5MeV，即：ΔE=Δm×931.5MeV②注意：①式Δm的单位是千克(kg)，ΔE的单位是焦耳(J)；②式中Δm的单位是指原子质量单位(u)(1u=1.660566×10-27kg)，ΔE的单位是兆电子伏(MeV)。［典型例题］【例3】一个α粒子击中一个硼核(115B)变成一个质子和一个碳14，还放出0.75MeV的能量，其核反应方程为____________________________，反应过程中质量亏损等于________kg.(结果保留两位有效数字)解核反应方程由质量数守恒与电荷数守恒可知：由爱因斯坦的质能方程可得ΔE＝Δmc2，反应过程中的质量亏损Δm＝ΔEc2＝0.75×106×1.6×10－19(3.0×108)2kg＝1.3×10－30kg.【例4】中子和质子结合成氘核时，质量亏损为m，相应的能量22.2MeVEmc是氘核的结合能。下列说法正确的是A．质子和中子结合成一个氘核时会释放出2.2MeV的能量B．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，氘核不能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零【解析】由结合能的概念可知A项正确。只有静止氘核吸收光子能量等于或大于其结合能时，才能分解为一个质子和一个中子，故B项正确；根据能量守恒定律，光子能量大于氘核结合能，则多余的能量以核子动能形式呈现，故C项错，D项正确。答案为ABD。［当堂测评］1．下面是一核反应方程234112HHHe+X，用表示光速，则（）A.X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2B.X是中子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2C.X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2雅园导学案高中物理（选修3--5）第四章《电磁感应》D.X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c22.用质子轰击锂核（Li73）生成两个α粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验.已知质子初动能是0.6MeV,质子、α粒子和锂核的质量分别是1.0073u、4.0015u和7.0160u.已知1u相当于931.5MeV，则下列叙述中正确的是()A.此反应过程质量减少0.0103uB.生成的两个α粒子的动能之和是18.3MeV，与实验相符C.核反应中释放的能量是18.9MeV,与实验相符D.若生成的两个α粒子的动能之和是19.5MeV,与实验相符3．已知1个质子的质量mp=1.007277u，1个中子的质量mn=1.008665u.氦核的质量为4.001509u.这里u表示原子质量单位，1u=1.660566×10-27kg.由上述数值，计算2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量。第五节：裂变和聚变编者：李晓德【导学目标】1、知道什么叫裂变，链式反应。2、知道什么叫聚变，热核反应。☆预习案☆依据预习案通读教材，进行知识梳理，完成预习自测题目，并将预习中不能解决的问题填写到后面的“问题生成单”上。［预习思考］1、铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种裂变的核反应方程式是什么样的？雅园导学案高中物理（选修3--5）第四章《电磁感应》2、什么是链式应？发生链式反应的条件是什么？什么是临界体积？3、什么叫核聚变？热核反应？［预习自测］1、两个比较轻的核聚合成一个较的核时要______能量，这种核反应称为____________．如21H＋31H→___________＋10n＋17.51MeV.比较重的核分裂成两个较轻的核时要______能量，这种核反应称为核裂变．铀核的一种裂变方程为23592U＋10n→8936Kr＋14456Ba＋________.2、下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是（）A、eSiP0130143015B、nHeHH10423121C、eNC01147146D、HeThU4223490238923．关于重核的裂变，下列说法正确的是()A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能［问题生成单］请你将预习中感到疑惑的问题写下来，以便与老师、同学们在课堂上合作解决。☆探究案☆［质疑探究］探究一、重核的裂变①所谓重核即为质量数较大的原子核．②重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应过程叫重核的裂变。在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量．裂变方程式例举：2351141921920563603UnBaKrn一般的，铀235裂变时，会同时放出2—3个中子，如果这些中子再引起其他铀235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫链式反应．能够发生链雅园导学案高中物理（选修3--5）第四章《电磁感应》式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积．探究二、轻核的聚变①所谓轻核是指质量数较小的原子核，如氢核、氘核等．②某些轻核在一定条件下结合成质量数较大的原子核的过程叫做轻核的聚变，同时会放出大量的能量．轻核聚变方程例举21H＋11H→42He＋10n轻核聚变只能发生在超高温（需要几百万度高温）条件下，故轻核聚变也叫做热核反应．［典型例题］【例1】下列核反应中，表示核裂变的是（）A、238234492902UThHeB、14140671CNeC、2351141921920563603UnBaKrnD、941214260BeHeCn分析：核反应中有四种不同类型的核反应，它们分别是衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变。其中衰变中有衰变、衰变等。238234492902UThHe是衰变，14140671CNe是衰变，941214260BeHeCn是人工转变，只的C选项是重核裂变。答案:C【例2】一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H→42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014102u、氚核的质量：mT=3.016050u、氦核的质量：mα=4.002603u、中子的质量：mn=1.008665u，1u=1.6606×10-27kg，e=1.6022×10-19C，请求出该核反应所释放出来的能量。解：MeVeVcmmmmmcEnTD6.17106022.1)103(106606.10186.0)(19282722［当堂测评］1．一个氘核（H21）与一个氚核（H31）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损。聚变过程中（）A.吸收能量，生成的新核是eH42B.放出能量，生成的新核是eH42C.吸收能量，生成的新核是He32D.放出能量，生成的新核是He322．一个23592U原子核在中子的轰击下发生一种可能的核反应为23592U+10n→ZAX+9438Sr+102n，则下列叙述中正确的是A．该反应是核聚变反应B．X原子核中含有140个质子C．该核反应是太阳中进行的主要核反应雅园导学案高中物理（选修3--5）第四章《电磁感应》D．虽然该反应出现质量亏损，但反应前后的原子核总质量数不变3.下列说法正确的是A.1511247162NHCHe是衰变方程B.123112HHHe是核聚变反应方程C.238234492902UThHe是核裂变反应方程D.427301213150HeAlPn是原子核的人工转变方程4．(双选)下面是铀核裂变反应中的一个：23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n已知铀235的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中()A．质量亏损为Δm＝235.0439u＋1.0087u－89.9077u－135.9072uB．质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5MeV第六节：核能的应用编者：李晓德【学习目标】1、知道核反应堆和核电站．2、了解核污染及保护☆预习案☆依据预习案通读教材，进行知识梳理，完成预习自测题目，并将预习中不能解决的问题填写到后面“问题生成单”处。［预习思考］1、如右图，说说核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？2、核能发电的优点、缺点？雅园导学案高中物理（选修3--5）第四章《电