WL-2013-02-088第19.5节《核力与结合能》导学案

第1页，共4页高二物理WL-2013-02-088第19.5节《核力与结合能》导学案编写人：路尔清审核人：黄航编写时间：2014年12月1日班级：___________组名：___________姓名：____________【学习目标】1.了解四种基本相互作用，知道核力的特点。2.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算。3.能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。【使用说明与学法指导】用对比方法了解四种基本相互作用，根据事实，进行合理的猜想，探究核子间的相互作用。【知识链接】1．四种基本相互作用是：____________、____________、____________、____________。2、万有引力公式：____________，库仑力公式：____________3、原子核由______和______组成，质子和中子统称为________。原子核大小的数量级为_____m【学习过程】知识点一、核力与四种基本相互作用【问题1】（1）已知质子质量为mp=1.6×10-27kg，电荷量为q=1.6×10-19C，静电力常量k=910922/NmC，万有引力常量G=6.6710-1122/Nmkg，试估算原子核内两个质子间的电磁力（库仑斥力）F斥与万有引力F引之比这。（保留一位有效数字）（2）原子核中的质子能否靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑斥力？如果不能，是什么作用使质子能够在原子核内共存？（3）有人说：原子核中只有质子带电，因此只有质子间才有核力。这种说法对吗？为什么？（4）原子核中的核子为什么能紧紧地束缚在一起，既不融合为一体又不分散开？小结：核力的特点（1）核力是___________的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多。（2）核力是短程力，作用范围在___________之内。（3）核力的饱和性：每个核子只跟___________发生核力作用。第2页，共4页【问题2】除核力外，核物理学家发现在原子核内还存在一种相互作用是_________，这种相互作用是引起__________________的原因，这种相互作用也是_________力（长程、短程），其力程比强力_________（更长、更短），为_________m，作用强度则比_________小。知识点二、原子核中质子与中子的比例【问题3】图19.5-2是稳定核的质子数与中子数的关系图，横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，由图可看出：（1）原子序数小于20的原子核内的质子数与中子数有什么关系？______________________________________________（2）原子序数大于20的原子核内的质子数与中子数有什么关系？________________________________________。且原子序数越大，__________________差别越大。（3）为什么核电荷数越多的原子核越不稳定？对于重核，要使原子核稳定，为什么中子数要大于质子数才行？知识点三、结合能【问题4】核子在结合成原子核时，核力要做______功（正、负），此过程要______能量（吸收、释放），反之，要把原子核分解程核子时，核力要做______功（正、负），即克服______做功。此过程要______能量（吸收、释放）。（1）结合能：要把原子核分开成核子时______的能量或核子结合成原子核时______的能量。结合能并不是由于核子结合成原子核而______的能量，而是为把核子分开而______的能量。（2）比结合能：原子核的结合能与_______之比称为比结合能。比结合能_____，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，_________的核的比结合能最大、最稳定。知识点四、质量亏损【问题5】爱因斯坦的质能方程：（1）E=mc2此方程表达的意义是什么？________________________________________（2）E=mc2此方程表达的意义又是什么？_____________________________________（3）、核子在结合成原子核时，要能量，说明质量在（增加、减少），反之将原子核分解成核子时，要能量，说明质量在。第3页，共4页【问题6】已知中子的质量mn=1.674910-27kg，质子的质量是mp=1.672610-27kg，氘核的质量是mD=3.343610-27kg，求氘核的比结合能。（保留三位有效数字）（1）写出质子与中子结合成氘核的核反应方程_________________________________（2）核反应前（结合前）：单个的质子与中子的质量之和为mp+mn=核反应后（结合后）：氘核的质量为mD=（3）比较mp+mn与mD的大小关系有：，即核反应前的质量（大于、小于）核反应后的质量，这个现象叫做。即这个核反应的质量亏损表示为：m=。（4）由E=mc2计算出氘核的结合能：（分别用J和ev为单位表示，1ev=1.6010-19J）（5）氘核的核子数为，则氘核的比结合能为多少？讨论：在上述的核反应中，发生了质量亏损，那么亏损的质量到哪儿去了？【问题7】按照质量数大小把原子核分成三类：轻核、中等质量核、重核，由图19.5-3可看出三类原子核的比结合能是不一样的，由图可知：（1）轻核的比结合能________（大、小），中等质量核的比结合能_______（大、小），重核的比结合能________（大、小），因此_______核最稳定。（2）、如果重核裂变成中等质量的核，平均结合能________（增大、减小），即此过程要________能量（吸收、释放）。（3）、如果轻核合并成中等质量的核，比结合能________（增大、减小），即此过程要_______能量（吸收、释放）。（4）、由以上讨论可知，从理论上释放核能有哪几种途径？第4页，共4页【当堂检测】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.由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而稳定存在2．(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是()A.核子结合为原子核时，一定释放能量B.核子结合为原子核时，可能吸收能量C.结合能越大的原子核越稳定D.比结合能越大的原子核越稳定3．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A.(m1+m2-m3)cB.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2D.(m1-m2-m3)c24．一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为__________________。该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为_____________。5．原子物理中常用一个特殊的质量单位，即碳原子质量的121叫做“原子质量单位”，用符号u表示，1u=1.660610-27kg。请根据E=mc2证明：1u相当于931Mev的能量。6.已知氮核的质量为14.00735u，氧核的质量为17.00454u，氦核的质量为4.00387u，质子的质量为1.00815u，则核反应147N＋42He→178O＋11H是____________（填“释能”“吸能”）反应，能量变化了多少J?【冥思清单】一、从作用强弱和作用距离两方面对四种基本相互作用进行归纳二、对质能方程的理解：1、质能方程说明，一定的质量总是跟一定的_______相联系的。2、根据质能方程，物体的总能量与其质量成_______。3、质量亏损不是否定了________守恒定律。三、核反应与化学反应的区别