高中物理 第5章 核能与社会 5.1 核能来自何方导学案 沪科版选修.doc

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1、学案1 核能来自何方[学习目标定位]1.了解核力的特点.2.认识原子核的结合能,了解平均结合能.3.知道什么是质量亏损,能用爱因斯坦质能方程计算原子核的结合能.1.原子核的组成:原子核由质子和中子组成;原子核非常小,直径数量级为10-15m.2.能量单位:1eV=10-6MeV=1.6×10-19J.3.核力(1)定义:组成原子核的核子之间存在着一种特殊的力.(2)特点:①核力是一种强相互作用力,它存在于质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间.②核力是一种短程力,它的作用距离只有10-15m的数量级.因此,每个核子

2、只能对跟它邻近的少数核子(一般不超过3个)发生显著的相互作用.4.结合能核子结合成原子核时放出的能量,或原子核分解成核子时吸收的能量.5.质量亏损:组成原子核的核子的总质量与原子核的质量之差.6.结合能的计算:ΔE=Δmc2.一、核力的特点[问题设计]1.一些较轻的原子核,如He、O、C、N中质子数和中子数有什么关系?答案 质子数与中子数大致相等.2.U、Th中各有多少个质子、多少个中子?较重的原子核中中子数和质子数有什么关系?答案 U中含有92个质子、146个中子;Th中含有90个质子,144个中子.较重的原子核中

3、中子数大于质子数,而且越重的原子核,两者相差越多.[要点提炼]由于核力是短程力,自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等,但对于较重的原子核,中子数大于质子数,越重的原子核,两者相差越多.例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.对于较重的原子核,由于核力的作用范围是有限的,如果继续增大原子核,形成的核也一定是不稳定的解析 自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等,对于较重的原子核,中子数大于质子数,

4、越重的原子核,两者相差越多,因此正确答案选D.答案 D二、结合能[问题设计]1.设有一个质子和一个中子,在核力作用下靠近碰撞并结合成一个氘核.质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能量?使氘核分解为质子和中子的过程中呢?答案 质子和中子结合成原子核的过程中要释放能量;氘核分解成质子和中子时要吸收能量.2.如图1所示,是不同原子核的平均结合能随核子数变化的曲线.图1(1)从图中看出,中等质量的原子核与重核、轻核相比平均结合能有什么特点?平均结合能的大小反映了什么?(2)平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大

5、的原子核时是吸收能量还是放出能量?答案 (1)中等质量的原子核平均结合能较大.平均结合能的大小反映了原子核的稳定性,平均结合能越大,原子核越稳定.(2)放出能量.[要点提炼]1.核子结合成原子核时释放的能量,或原子核分解成核子时吸收的能量叫原子核的结合能.2.核子数较小的轻核与核子数较大的重核,平均结合能都比较小,中等核子数的原子核,平均结合能较大.[延伸思考]一个核子数较大的重核分裂成两个核子数较小一些的核,是吸收能量还是释放能量?两个核子数很小的轻核结合成核子数较大一些的核,是吸收能量还是释放能量?答案 都释放能

6、量.例2 使一个质子和一个中子结合成氘核时,会放出2.2MeV的能量,则下列说法正确的是(  )A.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B.用能量等于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,氘核可分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零解析 中子和质子结合成氘核所释放的能量或氘核分

7、解成中子和质子所吸收的能量都相等,即为此反应的结合能,只有光子能量大于或等于结合能,才能使它们分解.又因为中子和质子不可能没有速度,所以动能之和不可能为零,(若动能之和为零就分不开了),所以A、D正确.答案 AD三、质量亏损和核能的计算[问题设计]1.用α粒子轰击铍(Be)核发现中子的核反应方程Be+He→C+n甲同学说:核反应过程中核子数没变,所以质量是守恒的;乙同学查找资料,各个原子核或核子的质量如下:mBe=9.01219u,mC=12.000u,mα=4.0026u,mn=1.008665u.(其中1u=1.

8、660566×10-27kg),他通过计算发现反应之后的质量减少了,于是他得出结论“核反应过程中质量消失了”.这两个同学的说法对吗?如果不对错在哪里?你对质量亏损是如何理解的?答案 甲同学的说法错误.核反应过程中是质量数守恒而不是质量守恒;乙同学的说法错误.质量亏损并不是质量消失.对质量亏损的理解:其一,在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒,所谓

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