2019-2020学年高中物理第3章4原子核的结合能学案教科版选修3-52.pdf
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1、第 - 1 - 页 共 6 页 4.原子核的结合能4.原子核的结合能 学习目标 1.知道原子核的结合能及质量亏损,并能用质能方程进行计算(重点、难 点)2.知道比结合能的概念,知道比结合能越大的原子核越稳定,了解比结合能曲线的意 义(重点) 一、原子核的结合能及其计算 1结合能 核子结合成原子核所释放的能量 2质能关系 (1)物体的能量与其质量的关系式Emc2. (2)能量计算 Emc2. 3质量亏损 核反应中的质量减少称为质量亏损 二、比结合能 1比结合能 原子核的结合能 E除以核子数A,即称为原子核的比结合能,又叫平均结合能 E A 2核聚变和核裂变 (1)核聚变:两个轻核结合成较重的单个
2、原子核时会释放能量,这样的过程叫核聚变两 个氘核的聚变: H H He. 2 12 14 2 (2)核裂变:一个重核分裂为两个(或多个)中等质量的核时释放出能量,这样的过程叫核 裂变 1正误判断(正确的打“” ,错误的打“”) (1)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量() (2)质量亏损是因为这部分质量转化为能量() (3)质能方程Emc2表明了质量与能量间的一种对应关系() (4)原子核的核子数越多,比结合能越大() (5)比结合能越大,原子核越稳定() (6)由比结合能曲线可知,核聚变和核裂变两种核反应方式都能释放核能() 第 - 2 - 页 共 6 页 2(多选)一个质子和一
3、个中子结合成氘核,同时放出 光子,核反应方程是 H n H, 1 11 02 1 以下说法中正确的是 ( ) A反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 B反应前后的质量数不变,因而质量不变 C反应前后质量数不变,但会出质量亏损 D 光子的能量为 mc2,m为反应中的质量亏损,c为光在真空中的速度 ACD 核反应中质量数与电荷数及能量均守恒,由于反应中要释放核能,会出现质量亏 损,反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和,所以质量不守恒,但质量数 不变,且能量守恒,释放的能量会以光子的形式向外释放,故正确答案为 A、C、D. 3下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的有(
4、) A核子结合成原子核时吸收能量 B原子核拆解成核子时要吸收能量 C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 D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 B 核子结合成原子核时放出能量,原子核拆解成核子时吸收能量,A 错误,B 正确;比 结合能越大的原子核越稳定,但比结合能越大的原子核,其结合能不一定大,例如中等质量 原子核的比结合能比重核大, 但由于核子数比重核少, 其结合能比重核反而小, C、 D 选项错误 对结合能的理解及计算 1对质量亏损的理解 质量亏损,并不是质量消失,减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出 去了物体质量增加,则总能量随之增加;质
5、量减少,总能量也随之减少,这时质能方程也 写为 Emc2. 2核能的计算方法 (1)根据质量亏损计算 根据核反应方程,计算核反应前后的质量亏损 m. 根据爱因斯坦质能方程 Emc2计算核能 其中 m的单位是千克,E的单位是焦耳 (2)利用原子质量单位 u 和电子伏特计算 根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 的能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原 第 - 3 - 页 共 6 页 子质量单位数乘以931.5 MeV,即Em931.5 MeV.其中m的单位是u,E的单位是MeV. 【例1】 取质子的质量mp1.672 61027 kg, 中子的质量mn1.674 91027 k
6、g, 粒子的质量m6.646 71027 kg,光速c3.0108 m/s.请计算 粒子的结合能(计算 结果保留两位有效数字) 解析 组成 粒子的核子与 粒子的质量差 m(2mp2mn)m 结合能 Emc2 代入数据得 E4.31012 J. 答案 4.31012 J 核能的两种单位 两种方法计算的核能的单位分别为 “J” 和 “MeV” , 1 MeV11061.61019 J 1.61013 J. 1(多选)关于质能方程,下列哪些说法是正确的( ) 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
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