1、 人類對煤和石油的依賴已人類對煤和石油的依賴已經嚴重我們的生存環境經嚴重我們的生存環境!核能核能-能源中的后起之秀能源中的后起之秀你了解核能嗎？你了解核能嗎？中子質子氘核2.2MeV（ ）?一、核能的來源一、核能的來源- 原子核的結合能原子核的結合能一、核能的來源一、核能的來源- 原子核的結合能原子核的結合能1 1、將核子結合在一起的作用力是什么力？有什么特點？、將核子結合在一起的作用力是什么力？有什么特點？2 2、請你能運用功能關系，解釋結合能的產生原因？、請你能運用功能關系，解釋結合能的產生原因？ nHH101121HnH211011當光子能量等于或當光子能量等于或大于大于2.22MeV時

2、，時，這個反應才會發生這個反應才會發生 一個質子和一個中子一個質子和一個中子結合成氘核，要放出結合成氘核，要放出2.22MeV的能量的能量 結合能：結合能：將原子核拆散成單個核子需要吸收的將原子核拆散成單個核子需要吸收的能量或是將核子結合成原子核所釋放出的能量能量或是將核子結合成原子核所釋放出的能量一、核能的來源一、核能的來源- 原子核的結合能原子核的結合能愛因斯坦愛因斯坦 物體的能物體的能量和質量之間存在量和質量之間存在密切的聯系，他們密切的聯系，他們的關系是：的關系是：2mcE 核子在結核子在結合成原子核時出現合成原子核時出現質量虧損，要放出質量虧損，要放出能量，大小為：能量，大小為：2m

3、cE質能方程質能方程二、核能的計算- 愛因斯坦的質能方程Mass is just a form of energy!E=mc2HHn211110反應前質量反應前質量/kg反應后質量反應后質量/kgmn1.67491027m氘氘3.34361027mp1.67261027總質總質量量總質總質量量3.343610273.3475 1027在物理上，原子核的質量總是小于組成該核的全部核子在物理上，原子核的質量總是小于組成該核的全部核子獨自存在時的總質量，這兩者的差額叫做獨自存在時的總質量，這兩者的差額叫做質量虧損質量虧損 原子核的結合能如果質量虧損有關，原子核的結合能如果質量虧損有關， 你怎么證明？

4、你怎么證明？ 二、核能的計算- 愛因斯坦的質能方程HHn211110反應前質量反應前質量/kg反應后質量反應后質量/kgmn1.67491027m氘氘3.34361027mp1.67261027總質總質量量總質總質量量3.343610273.3475 1027理論值：理論值：m=(mn+mp-m氘）=0.0039 1027kg28 272)10 (3.010 0.0039=mc =EJ131051. 3試驗值：試驗值：MevMev19. 210106 . 11051. 3619132.22Mev二、核能的計算- 愛因斯坦的質能方程2mcE計算結合能時，先計算計算結合能時，先計算質量虧損質量虧損

5、m m，在帶入，在帶入質能方程求出結合能質能方程求出結合能計算任意核反應中釋放計算任意核反應中釋放的核能，先計算質量虧的核能，先計算質量虧損損m m，在帶入質能方，在帶入質能方程求出核能。程求出核能。核能核能質量虧損質量虧損二、核能的計算- 愛因斯坦的質能方程練習練習1 1：原子質量單位：原子質量單位1u=1.66061u=1.6606- -2727kgkg。試證明，。試證明，1 1原子質量單位原子質量單位u u相當于相當于931.50 MeV931.50 MeV的能量光速的能量光速c=3c=310108 8m/sm/s，1eV=1.60221eV=1.60221010-19-19J J 練習

6、練習2 2：已知已知1 1個質子的質量個質子的質量m mp p=1.007 277u=1.007 277u，1 1個中子個中子的質量的質量mn n=1.008 665u.=1.008 665u.氦核的質量為氦核的質量為4.001 509 u. 4.001 509 u. 由上述數值，計算由上述數值，計算2 2個質子和個質子和2 2個中子結合成氦核時釋個中子結合成氦核時釋放的能量。放的能量。932.80 MeV28.30 MeV結合能越大原子核是不是越難被拆散？結合能越大原子核是不是越難被拆散？ 即結合能的即結合能的大小能不能反映原子核的穩定程度？大小能不能反映原子核的穩定程度？U-235Li-6

7、三、核穩定程度的量度- 比結合能 不同的核結合能不同，如何才能反不同的核結合能不同，如何才能反 映原子核的穩定程度？映原子核的穩定程度？【討論與交流討論與交流】1）概念：）概念：原子核的結合能與核子數之比原子核的結合能與核子數之比2）理解：）理解：核子結合成原子核時，平均每個核子核子結合成原子核時，平均每個核子所釋放的結合能，它也等于把原子核拆散成每個所釋放的結合能，它也等于把原子核拆散成每個核子時，外界必須提供給每個核子的平均能量。核子時，外界必須提供給每個核子的平均能量。 比結合能：比結合能：結合能結合能核子數核子數=3）意義：）意義： 它反映了一個原子核穩定程度。平均它反映了一個原子核穩

8、定程度。平均結合能越大，核越穩定。結合能越大，核越穩定。三、核穩定程度的量度- 比結合能a a. .中間大、中間大、兩端小。兩端小。b. b. 中等中等質量的核質量的核最穩定。最穩定。比結合能曲線0123456789020406080100120140160180200220240質量數A比結合能（MeV/核子）U23392Pt19573Kr8223He42Li63H21比結合能曲線告訴我們：比結合能曲線告訴我們：比結合能曲線0123456789020406080100120140160180200220240質量數A比結合能（MeV/核子）U23392Pt19573Kr8223He42Li6

9、3H21活動：觀察比結活動：觀察比結合能曲線并思考合能曲線并思考下列問題：下列問題：1 1、兩個氘核發生、兩個氘核發生核反應變成氦核核反應變成氦核是吸收還是放出是吸收還是放出能量？能量？2 2、一個重核可以、一個重核可以分裂為中等質量分裂為中等質量的核是吸收還是的核是吸收還是放出能量？放出能量？1）概念：）概念：原子核的結合能與核子數之比原子核的結合能與核子數之比3）意義：）意義：它反映了一個原子核穩定程度。平均結合能它反映了一個原子核穩定程度。平均結合能越大，核越穩定。越大，核越穩定。4）規律：）規律：較輕核和較重核的核子平均結合能較小較輕核和較重核的核子平均結合能較小,穩定性穩定性較差較差

10、;中等質量核的核子平均結合能較大，穩定性較好。中等質量核的核子平均結合能較大，穩定性較好。 2）理解：）理解：核子結合成原子核時，平均每個核子所釋放核子結合成原子核時，平均每個核子所釋放的結合能，它也等于把原子核拆散成每個核子時，外界的結合能，它也等于把原子核拆散成每個核子時，外界必須提供給每個核子的平均能量。必須提供給每個核子的平均能量。 比結合能：比結合能：結合能結合能核子數核子數=問題三：核穩定程度的量度- 比結合能挑戰自我挑戰自我1、一下關于核力的說法正確的是、一下關于核力的說法正確的是 （ ）A、核力存在于任何核子之間、核力存在于任何核子之間B、核力只存在于相鄰的核子之間、核力只存在

11、于相鄰的核子之間C、核力與萬有引力性質相同、核力與萬有引力性質相同D、核力是一種短程的強作用力、核力是一種短程的強作用力BD考查點：核力的性質考查點：核力的性質2、當氘核和氚核聚合成氦核時會釋放大量能量，、當氘核和氚核聚合成氦核時會釋放大量能量，設氘核的質量為設氘核的質量為m1，氚核的質量為，氚核的質量為m2，氦核的，氦核的質量為質量為m3,中子的質量為中子的質量為m4,則反應過程中釋放的則反應過程中釋放的能量為：能量為： （ ） 挑戰自我挑戰自我2321)(cmmm2421)(cmmm24321)(cmmmm22143)(cmmmmA、C、D、B、CnHeHH10422121nHeHH104

12、22121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10422121nHeHH10423121核反應方程為：核反應方程為：2mcE 挑戰自我挑戰自我3、一個質子和一個中子聚變結合成一個氘核，、一個質子和一個中子聚變結合成一個氘核，同時輻射一個同時輻射一個光子。已知質子、中子、氘核的光子。已知質子、中子、氘核的質量分別為質量分別為m m1 1、m m2 2、m m3 3，

13、普朗克常數為，普朗克常數為h h，真空中，真空中的光速為的光速為c c，下列說法正確的是，下列說法正確的是（ ）A A、核反應方程是、核反應方程是HnH3110112321)(cmmmhD、 光子的波長光子的波長C、輻射出的、輻射出的光子的能量光子的能量 E=（m3-m1-m2)c2B、聚變反應中的質量虧損、聚變反應中的質量虧損m=m1+m2-m3B 課堂小結課堂小結1、當核子結合成原子核時要、當核子結合成原子核時要_ (“吸收吸收”或或“放出放出”)一定的能量，原子核分解成核子時，要一定的能量，原子核分解成核子時，要_ (“吸收吸收”或或“放出放出”)同樣的能量，這個能同樣的能量，這個能量叫

14、做原子核的結合能。量叫做原子核的結合能。2、結合能與核子數之比稱、結合能與核子數之比稱_,平均結合平均結合能能_ (“越大越大”“”“越小越小”)表示原子核中核子表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩定。結合得越牢固，原子核越穩定。3、求解原子核的結合能的方法是：、求解原子核的結合能的方法是：吸收吸收放出放出比結合能比結合能越大越大2mcE 面對煤和石油利用中產生的溫室效應、環境污染等問題，世界面對煤和石油利用中產生的溫室效應、環境污染等問題，世界各國都對核能的發展給予極大興趣。核能是一種清潔、安全、技各國都對核能的發展給予極大興趣。核能是一種清潔、安全、技術成熟的能源術成熟的能源,但是迄今為止，人類所利用的能量還只是很小的一但是迄今為止，人類所利用的能量還只是很小的一部分，如果人類在探索中能掌握新的方式，以產生更大的質量虧部分，如果人類在探索中能掌握新的方式，以產生更大的質量虧損，也就必然能夠獲得更為可觀的能量。損，也就必然能