1、5.1核能來自何方第5章核能與社會學習目標1.知道核力的概念、特點.2.認識原子核的結合能，了解平均結合能.3.知道什么是質量虧損，能用愛因斯坦質能方程計算原子核的結合能.內容索引知識探究新知探究 點點落實題型探究重點難點 各個擊破達標檢測當堂檢測 穩固反響知識探究一、核力導學探究導學探究1.有的同學認為：有的同學認為：“原子核內質子間的庫侖斥力，與質子、原子核內質子間的庫侖斥力，與質子、中子間的萬有引力平衡而使原子到達穩定狀態，這種說法正確嗎？中子間的萬有引力平衡而使原子到達穩定狀態，這種說法正確嗎？答案不正確答案不正確.在一樣的距離上，質子之間的庫侖力的大小大約比萬有引力在一樣的距離上，質

2、子之間的庫侖力的大小大約比萬有引力強強1035倍，兩者相差懸殊，不可能平衡倍，兩者相差懸殊，不可能平衡.答案2.是什么力抑制質子之間的庫侖斥力，使核子結合成一個穩固的原子核的？答案答案核子間(質子與質子、中子與中子、質子與中子)存在著一種比庫侖力大得多的核力.知識梳理知識梳理核力及特點核力及特點1.核力：組成原子核的 之間存在著一種特殊的力.2.核力特點：(1)核力是一種 作用力，它存在于質子與 間、質子與 間、中子與 間.(2)核力是一種 力，它的作用距離只有1015 m的數量級.因此，每個核子只能對跟它鄰近的少數核子(一般不超過 個)發生顯著的相互作用.(3)核力與核子是否帶電無關，質子與

3、質子間、質子與中子間、中子與中子間都可以有核力作用.核子質子強相互中子中子短程3即學即用即學即用判斷以下說法的正誤判斷以下說法的正誤.(1)原子核中的質子是靠自身的萬有引力聚在一起的原子核中的質子是靠自身的萬有引力聚在一起的.()(2)核力是強相互作用力，在原子核的尺度內，核力比庫侖力大得多核力是強相互作用力，在原子核的尺度內，核力比庫侖力大得多.()答案導學探究導學探究1.設有一個質子和一個中子在核力作用下靠近碰撞并結合成一個氘核.質子和中子結合成氘核的過程中是釋放能量還是吸收能量？使氘核分解為質子和中子的過程中呢？答案答案質子和中子結合成原子核的過程中要釋放能量；氘核分解成質子和中子時要吸

4、收能量.二、結合能答案答案答案中等質量的原子核平均結合能較大，平均結合能的大小反映了原子核的穩定性，平均結合能越大，原子核越穩定.2.如圖1所示是不同原子核的平均結合能隨核子數變化的曲線. (1)從圖中看出，中等質量的原子核與重核、輕核相比平均結合能有什么特點？平均結合能的大小反映了什么？答案圖1答案答案釋放能量.(2)平均結合能較小的原子核轉化為平均結合能較大的原子核時是吸收能量還是釋放能量？答案知識梳理知識梳理1.結合能結合能核子結合成原子核時核子結合成原子核時 的能量，或原子核分解成核子時的能量，或原子核分解成核子時 的能量叫原的能量叫原子核的結合能子核的結合能.2.平均結合能平均結合能

5、核子結合成原子核時每個核子平均放出的能量叫做平均結合能，它等于核的結合核子結合成原子核時每個核子平均放出的能量叫做平均結合能，它等于核的結合能跟能跟 的比值的比值.平均結合能越大，表示原子核中核子結合得越結實，原平均結合能越大，表示原子核中核子結合得越結實，原子核越穩定子核越穩定.3.核子數較小的輕核與核子數較大的重核，平均結合能都比較核子數較小的輕核與核子數較大的重核，平均結合能都比較 ， 的原子核，平均結合能較大的原子核，平均結合能較大.當平均結合能較小的原子核轉化為平均結合能較大的原子核時會釋放核能當平均結合能較小的原子核轉化為平均結合能較大的原子核時會釋放核能.釋放吸收核子數小中等核子

6、數即學即用即學即用判斷以下說法的正誤判斷以下說法的正誤.(1)一切原子核均具有結合能一切原子核均具有結合能.()(2)組成原子核的核子越多，它的平均結合能就越高組成原子核的核子越多，它的平均結合能就越高.()(3)結合能越大，核子結合得越結實，原子越穩定結合能越大，核子結合得越結實，原子越穩定.()(4)自由核子結合為原子核時，可能吸收能量自由核子結合為原子核時，可能吸收能量.()答案甲同學說：核反響過程中核子數沒變，所以質量是守恒的；乙同學查找資料，各個原子核或核子的質量如下：mBe9.012 19 u，mC12.000 u，m4.002 6 u，mn1.008 665 u.(其中1 u1.

7、660 5661027 kg)，他通過計算發現反響之后的質量減少了，于是他得出結論“核反響過程中質量消失了.這兩個同學的說法對嗎？如果不對錯在哪里？你對質量虧損是如何理解的？答案甲同學的說法錯誤答案甲同學的說法錯誤.核反響過程中是質量數守恒而不是質量守恒；核反響過程中是質量數守恒而不是質量守恒；乙同學的說法錯誤乙同學的說法錯誤.質量虧損并不是質量消失質量虧損并不是質量消失.三、質量虧損和核能的計算答案2.試計算上述核反響過程中是釋放能量，還是吸收能量？能量變化了多少？答案反響前的總質量答案反響前的總質量m1mBem9.012 19 u4.002 6 u13.014 79 u反響后的總質量反響后

8、的總質量m2mCmn12.000 0 u1.008 665 u13.008 665 u所以質量虧損所以質量虧損mm1m213.014 79 u13.008 665 u0.006 125 u.放出的能量放出的能量Emc20.006 1251.660 5661027(3108)2 J9.151013 J5.719 MeV.答案知識梳理知識梳理1.質能方程質能方程愛因斯坦的相對論指出，物體的能量和質量之間存在著密切的聯系，其關愛因斯坦的相對論指出，物體的能量和質量之間存在著密切的聯系，其關系是系是E .2.質量虧損質量虧損質量虧損，并不是質量消失，減少的質量在核子結合成核的過程中以能量質量虧損，并不

9、是質量消失，減少的質量在核子結合成核的過程中以能量的形式輻射出去了的形式輻射出去了.物體質量增加，那么總能量隨之物體質量增加，那么總能量隨之 ；質量減少，那；質量減少，那么總能量也隨之么總能量也隨之 .這時質能方程也寫作這時質能方程也寫作E .mc2增加減少mc2題型探究1.中等質量原子核的平均結合能最大，輕核和重核的平均結合能都比中等質量的原子核要小.2.平均結合能與原子核穩定的關系(1)平均結合能的大小能夠反映原子核的穩定程度，平均結合能越大，原子核就越難拆開，表示該原子核就越穩定.(2)核子數較小的輕核與核子數較大的重核，平均結合能都比較小，表示原子核不太穩定；中等核子數的原子核，平均結

10、合能較大，表示原子核較穩定.(3)當平均結合能較小的原子核轉化成平均結合能較大的原子核時，就能釋放核能.例如，一個核子數較大的重核分裂成兩個核子數小一些的核，或者兩個核子數很小的輕核結合成一個核子數大一些的核，都能釋放出巨大的核能.一、對結合能和平均結合能的理解例例1以下關于結合能和平均結合能的說法中，正確的選項是以下關于結合能和平均結合能的說法中，正確的選項是A.核子結合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結核子結合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結 合能合能B.平均結合能越大的原子核越穩定，因此它的結合能也一定越大平均結合能越大的原子核越穩定，因此它的結合能

11、也一定越大C.重核與中等質量原子核相比較，重核的結合能和平均結合能都大重核與中等質量原子核相比較，重核的結合能和平均結合能都大D.中等質量原子核的結合能和平均結合能均比輕核的要大中等質量原子核的結合能和平均結合能均比輕核的要大答案解析一、對結合能和平均結合能的理解解析解析核子結合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A選項錯誤；平均結合能越大的原子核越穩定，但平均結合能越大的原子核，其結合能不一定大，B、C選項錯誤；中等質量原子核的平均結合能比輕核的大，它的原子核內核子數又比輕核多，因此它的結合能也比輕核大，D選項正確.針對訓練一個中子與某原子核發生核反響，生成一個氘核，其核反響針對

12、訓練一個中子與某原子核發生核反響，生成一個氘核，其核反響方程為方程為_，該反響放出的能量為，該反響放出的能量為Q，那么氘核的平均結合能，那么氘核的平均結合能為為_.答案解析解析核反響方程解析核反響方程 ，核子結合成原子核要放出能量，這個能，核子結合成原子核要放出能量，這個能量叫原子核的結合能，它的結合能與核子數之比稱做平均結合能，由題量叫原子核的結合能，它的結合能與核子數之比稱做平均結合能，由題意知氘核的核子數為意知氘核的核子數為2，所以平均結合能為，所以平均結合能為 .1.核子結合成原子核時一定釋放能量，原子核分開成核子時一定吸收能量，吸收或釋放的能量越大，說明原子核的結合能越大.2.平均結

13、合能越大說明原子核越穩定.一般情況下，中等質量的原子核比輕核和重核的平均結合能大.總結提升總結提升1.根據質量虧損計算根據核反響方程，計算核反響前后的質量虧損m.根據愛因斯坦質能方程E 計算核能.其中m的單位是 ，E的單位是 .2.利用原子質量單位u和電子伏特計算明確原子質量單位u和電子伏特之間的關系 1 u1.660 5661027 kg,1 eV1.602 1781019 J由Emc2二、質量虧損和核能的計算mc2千克焦耳根據1原子質量單位(u)相當于931.5 MeV的能量，用核子結合成原子核時質量虧損的原子質量單位數乘以931.5 MeV，即E MeV.其中m的單位是 ，E的單位是 .

14、m931.5uMeV答案答案放出7.97 MeV例例3 的質量是3.016 050 u，質子的質量是1.007 277 u，中子的質量為1.008 665 u.求：(質量虧損1 u相當于釋放931.5 MeV的能量)(1)一個質子和兩個中子結合為氚核時，是吸收還是放出能量？該能量為多少？答案解析反響前各核子總質量為mp2mn(1.007 27721.008 665) u3.024 607 u，反響后新核的質量為mH3.016 050 u，質量虧損為m(3.024 6073.016 050) u0.008 557 u.因反響前的總質量大于反響后的總質量，故此核反響放出能量.釋放的核能為E0.00

15、8 557931.5 MeV7.97 MeV.解析解析氚核的結合能即為E7.97 MeV，(2)氚核的結合能和平均結合能各是多少？答案解析答案答案7.97 MeV2.66 MeV核能的兩種單位換算技巧核能的兩種單位換算技巧1.假設以假設以kg為質量虧損為質量虧損m的單位，那么計算時應用公式的單位，那么計算時應用公式Emc2，核能，核能的單位為的單位為J.2.假設以原子單位假設以原子單位“u為質量虧損為質量虧損m的單位，那么的單位，那么Em931.5 MeV，核能的單位為核能的單位為MeV.3.兩種單位的換算：兩種單位的換算：1 MeV11061.61019 J1.61013 J.歸納總結歸納總

16、結達標檢測1.(核力的特點)以下關于核力的說法正確的選項是A.核力同萬有引力沒有區別，都是物體間的相互作用B.核力就是電磁力C.核力是短程力，作用范圍在1015 m之內D.核力與電荷有關答案123解析核力是短程力，超過解析核力是短程力，超過1015 m，核力急劇下降幾乎消失，應選項，核力急劇下降幾乎消失，應選項C正確；正確；核力與萬有引力、電磁力不同，應選項核力與萬有引力、電磁力不同，應選項A、B錯誤；錯誤；核力與電荷無關，應選項核力與電荷無關，應選項D錯誤錯誤.解析2.(對質能方程的理解)(多項選擇)對公式Emc2的正確理解是A.如果物體的能量減少了E，它的質量也一定相應地減少mB.如果物體的質量增加了m，它的能量也一定相應地增加mc2C.m是某原子核在衰變過程中增加的質量D.在把核子結合成原子核時，假設放出的能量是E，那么這些核子的質量 和與組成的原子核的質量之差就是m答案解析123解析解析一定的質量對應一定的能量，物體的能量減少了E，它的質量也一定相應地減少m，即發生質量虧損，所以選項A、D正確.如果物體的質量增加了m，它的能量一定相應地增加mc2，所以選項B正確.某原子核衰變時，一定發生質量虧損，所以選項C錯誤.1233.(核能的計算)一個鋰核(