高中物理 第三章 原子核 第4节 原子核的结合能课件 教科版选修3-5.ppt

变式训练2 质子、中子和氦核的质量分别为m1、 m2和m3，真空中的光速为c，当质子和中子结合 成氦核时，释放的能量是( ) A．(2m1＋2m2)c2 B．m3c2 C．(m3－2m1－2m2)c2 D．(2m1＋2m2－m3)c2
解析：选D.氦核由两个质子和两个中子结合而 成，结合时总质量减小，质量亏损Δm＝(2m1＋ 2m2－m3)． 释放的能量为：ΔE＝(2m1＋2m2－m3)c2.
第4节 原子核的结合能
课标定位
课前自主学案
第
4
节
核心要点突破
课堂互动讲练
课标定位
1．认识原子核的结合能，理解爱因斯坦的质能 方程． 2．能根据质量亏损利用质能方程计算结合能．
课前自主学案
一、原子核的结合能及其计算 1．结合能：由分散的核子结合成原子核的过 程中所__释__放__出__的__能__量__称为原子核的结合能， 它也等于把原子核中的各个核子拆开时 __克__服__核__力______所需做的功． 2．结合能的计算 (1)质量亏损：原子核的静质量与构成它的所有 核子单独存在的总静质量的差． (2)爱因斯坦质能方程：___E_＝__m__c_2 ___，由此式 也可得出ΔE＝Δmc2.
两
个
中
子
和
一
个
质
子
结
合
为
一
个
氚
核
3 1
H(质量是 3.0180 u)时，质量亏损是多少？释
放 的 能 量 是 多 少 ？ (mn ＝ 1.0087 u ， mp ＝
1.0072 u,1 u＝931.5 MeV)
解析：两个中子和一个质子的总量是 m1＝2mn＋mp＝3.0246 u，mH＝3.0180 u Δm＝m1－mH＝0.0066 u 而1 u相当于931.5 MeV, 故 ΔE＝0.0066×931.5 MeV＝6.15 MeV. 答案：0.0066 u 6.15 MeV

原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子 的总质量大于原原子核的质量. 第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质 量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛 “瘦了”一些. 第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能 量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.
第四.公式ΔE=Δm·2 的单位问题 c
库仑力
万有 引力
mp
核力
通常原子核是稳定的,于是核内还
应有另一种力把各种核子紧紧拉 在一起, 此力称为核力。
万有 引力
核力
mp
库仑力
一、核力：
核力：能够把核中的各种核子联系在一起的 强大的力叫做核力．
核力具有怎样的特点呢？
1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的 一种表现。
2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离
3.
235 92
U（原子量为 .0372）衰变为 Th 232
228 90
（原子量为 .0287）时，释放出 粒子 228 并求出衰变过程中释放 出多少能量？
（4 He的原子量为 .0026）。写出核反应方程， 4 2
爱因斯坦质能方程 E=mc2 式中c是真空中的光速，m是物体的 质量，E是物体的能量。
核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm， 正表明它们在互相结合过程中放出了能量 ΔE=Δm·2 c
3、有关问题的理解和注意事项
第一.核反应过程中:
核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质 量(质量亏损),同时以光子形式释放核能;
成物——夸克的相互作用。
除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力）
弱力是引起中子－质子转变的原因
弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为 10－18m，作用强度则比电磁力小。

比结合能(又叫平均结合能)：原子核的结合能与 核子数之比．比结合能越大，表示原子核中核 子结合得越牢固，原子核越稳定．
3．结合能与电离能
要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把 电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、赋予光 子等途径让它得到13.6 eV的能量．这个能量实 际上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常 把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用 在原子核中．
核子单独存在的总静质量的差． (2)爱因斯坦质能方程：___E_＝__m__c_2 ___，由此式 也可得出ΔE＝Δmc2.
二、比结合能曲线
平均结合能曲线 图3－3－1
1．比结合能越大，取出一个核子就越_困__难___， 核 就 越 _稳__定__ ， 比 结 合 能 是 原 子 核 稳 定 程 度 的 _量__度______． 2．曲线中间高两头低，说明中等原子核(A＝ 40～120)的比结合能最大，近似于一个常数(8.6 MeV)，表明中等核最__稳__定___． 3．质量较大的重核(A>120)和质量较小的轻核 (A<40)比结合能都__较__小___，且轻核的比结合能 还有些__起__伏____．
2．核能的计算方法
核能的计算是原子物理的重要方面和高考的热点 问题，其基本方法是：
(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的 质量亏损Δm.
(2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计 算核能．
(3)计算过程中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦 耳．
即时应用 即时突破，小试牛刀)
2
．
核能的计算
例2 已知：氮核的质量 MN＝14.00753 u，氧 17 核的质量为 MO＝17.00454 u，氦核的质量 MHe ＝4.00387 u，氢核的质量为 MH＝1.00851 u. 试判断：147N＋42He―→178O＋11H 这一核反应是吸 收能量还是放出能量？能量变化为多少？

科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
1 碰撞
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2 动量
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3 动量守恒定律
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4 动量守恒定律的应用
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第二章 原子结构
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】目录
0002页 0061页 0157页 0177页 0227页 0277页 0350页 0379页 0400页 0475页 0534页 0593页
第一章 碰撞与动量守恒 2 动量 4 动量守恒定律的应用 1 电子 3 光谱 氢原子光谱 第三章 原子核 2 放射性 衰变 4 原子核的结合能 6 核聚变 第四章 波粒二象性 2 光电效应与光量子假说 4 实物粒子的波粒二象性

比结合能为: 2.19 MeV = 1.10 MeV 2
六、质量亏损
3.核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm。
质量亏损表明：原子核内的确存在着结合能。
4.中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。
六、质量亏损
比结合能
核子平均质量
z
核子的比结合能随质量数的变化
七.有关问题的理解和注意事项
核
裂
变
慢化剂
核 电 站
工作原理
人教版高中物理选修3-5
第19章 原子核
感谢各位的聆听
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人：XXX 时间：20XX.5.25
课堂小结
核力
强相互作用 短程力
核 力
饱和性 电荷无关性
与
结
合 结合 比结合能越大，原子核越稳定。
能 能与
比结
合能 E mc2
人教版高中物理选修3-5
第19章 原子核
感谢各位的聆听
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人：XXX 时间：20XX.5.25
人教版高中物理选修3-5
1 0nΒιβλιοθήκη 11H12H
2 1
H
11
H
10
n
2.结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而 需要的能量。
3.比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。
四、结合能和比结合能
4.原子核越大，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比， 称作比结合能也叫平均结合能。 5.比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。

1．下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是 ( ) A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出 的能量称为结合能 B．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 C．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 D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损和c2
的乘积，故D正确。 答案：D
8．用质子轰击锂核(37Li)生成两个α粒子，以此进行有名的验证爱因 斯坦质能方程的实验。已知质子的初动能是0.6 MeV，质子、α 粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u、4.001 5 u和7.016 0 u。已知 1 u相当于931.5 MeV，则下列叙述中正确的是( ) A．此反应过程质量减少0.010 3 u B．生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV，与实验相符 C．核反应中释放的能量是18.9 MeV，与实验相符 D．若生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV，与实验相符
量是以辐射光子形式放出的，光子的静止质量为零，但这个
光子的运动质量为
hν c2
，由此可知这部分亏损恰好与光子的运
动质量是相同的。
(2)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数 是不变的。质量亏损并非这部分质量消失，当然也就不存在 质量转变成能量的问题。
2．核能的计算方法 核能的计算是原子物理的重要方面和高考的热点问题， 其基本方法是： (1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏 损Δm。 (2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能。 (3)计算过程中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳。
第 4
第节 三 章原
子
原核 子的 核结

第一章 碰撞与动量守恒
最新教科版高三物理选修3-5电子 课本课件【全册】
1 碰撞
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2 动量
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3 动量守恒定律
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4 动量守恒定律的应用
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1 电子
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2 原子的核式结构模型
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3 光谱 氢原子光谱
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4 玻尔的原子模型 能级
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第一章 碰撞与动量守恒 2 动量 4 动量守恒定律的应用 1 电子 3 光谱 氢原子光谱 第三章 原子核 2 放射性 衰变 4 原子核的结合能 6 核聚变 第四章 波粒二象性 2 光电效应与光量子假说 4 实物粒子的波粒二象性

核反应方程为：
2 1
H
13H
24He
01n
4、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光
子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数
为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是（
）
B
A、核反应方程是 11H 01n13H
B、聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3
2、联合国将2005年定为“国际物理年”，以纪念爱因斯坦对 物理学的巨大贡献。对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，
下列说法中正确的是（ AC）
A、E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B、 E=mc2中的E表示发生核反应过程中释放的核能 C、 根据ΔE= Δ mc2 可以计算核反应中释放的核能 D、 Δ E= Δ mc2 表示发生的质量亏损Δ m转变成为能量Δ E释 放出来
U-235
Li-6
比结合能：
结合能
= 核子数
1）概念：原子核的结合能与核子数之比
2）理解：核子结合成原子核时，平均每个核子 所释放的结合能，它也等于把原子核拆散成每个 核子时，外界必须提供给每个核子的平均能量。
3）意义：它反映了一个原子核稳定程度。平均 结合能越大，核越稳定。
比结合能（MeV/核子）
反应后质量/kg
m氘
3.3436×10－27
总质量 3.3436×10－27
实验值： 2.22Mev
理论值：Δm=(mn+mp-m氘）=0.0039 ×10－27kg
ΔE = Δmc 2 = 0.0039 10－27 (3.0 ×108 )2 3.511013 J
3.5110 13 1.6 10 19 106

相反的过程， 当一个中子和一个质子结合成一个氘核时释放出 2.2 MeV 的能量，这个能量以 γ 光子的形式辐射出去．核反应
1 2 方程为1 H ＋ n → 1 0 1H＋γ.
结合能和平均结合能 由于 核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原 子核分解成核子时，要吸收同样多的能量．核反应中放出或吸
及动量和动能的关系是解题的关键．
【变式2】 如图3-4-1所示，雷蒙德· 戴维斯因研究来自太阳的电子中微子 (ve)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的 探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶， 电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程
4 原子核的结合能
1．理解结合能的概念； 2．知道核反应中的质量亏损；
3．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系．
一、结合能
结合能：克服核力束缚，原子核分解为单个核子时 吸收 的 能量；或若干个核子在核力作用下结合成原子核时 能量． 平均结合能：原子核的结合能与 核子数 之比，也叫平均结合 能．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越 牢固 ， 原子核越 稳定 ，中等大小的核的结合能最大、最稳定． 放出 的
【变式1】 下列对结合能、平均结合能的认识，正确的是
(
A．一切原子核均具有结合能 B．自由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．平均结合能越大的原子核越稳定
)．
解析
由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出
能量．反之，将原子核分开变为自由核子也需要赋予相应的能量，
(2)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变
的．
对质能方程的理解 爱因斯坦 质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系

知 识 点 一
学
业
4.原子核的结合能
分
层
测
评
知 识 点 二
原子核的结合能及其计算
[先填空] 1．结合能 核子结合成原子核所释放的能量． 2．质能关系式： (1)物体的能量与其质量的关系式 E＝mc2. (2)能量计算 ΔE＝Δmc2.
Байду номын сангаас
3．质量亏损 核反应中的 质量减少称为质量亏损．
[再判断] 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 E＝mc2 表明了质量与能量间的一种对应关系．(√)
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 MeV ＝ 1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J.
比结合能
[先填空] 1．比结合能 原子核的结合能 ΔE 除以核子数A ，ΔAE称为原子核的比结合能 ，又叫平 均结合能．
2．核聚变和核裂变 (1)核聚变：两个轻核结合成 较重的单个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：21H＋21H→21He. (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．
对比结合能曲线的理解 由曲线可知中等质量的核的比结合能最大，核最稳定．质量较大的重核裂 变成中等质量的核要释放能量，质量较小的轻核聚变时也要释放能量．

D．方程 E D对．
m c 表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的
2
能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据 E mc2 进行计算，故B、
教师指津
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”，1MeV
释放 较重 (1)核聚变：两个轻核结合成___________ 的单个原子核时会____________ 能量，这样的过程叫核聚 中等质量 的核时__________ 释放 出能量，这样的过程叫核裂 (2)核裂变：一个重核分裂为两个(或多个)___________
变．
比结合能曲线告诉我们：
9 8 7
C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量
D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量
【解析】 因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为B、C时，会出现质量亏损，故
放出核能，故A正确，同理可得B、D错，C正确．
5．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时， 92.16 MeV 放出7.26 MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量约为________ ．
E mc2
E m c
核能 质量亏损
2
计算结合能时，先计算 质量亏损Δ m，在带入 质能方程求出结合能
计算任意核反应中释放的核 能，先计算质量亏损Δ m， 在带入质能方程求出核能。
课堂练习
1 1 2 1．(多选)一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ 光子，核反应方程是 1 H 0 n1 H
核反应中的__________ 质量减少 称为质量亏损．

7 1 4 答案:(1)3 Li 1 H→22 He
(2)2.78×10-12J
【总结提升】应用质能方程时应注意的三个问题
(1)要明确题目中已知量的单位,只有Δ m和c取国际单
位,得到的E才是国际单位。 (2)计算质量亏损Δ m时,正确书写核反应方程是关键, 特别是某个核子或原子核前系数不是“1”的情况。 (3)此类题目运算量比较大,一定要细心演算,有时需要 保留几位有效数字。
2.比结合能:
原子核越大,它的结合能越高,因此有意义的是它的结
合能与核子数之比,称作比结合能。比结合能越大,表
示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。
【特别提醒】
中等大小的原子核的比结合能最大,这些核最稳定。使 较重的核分裂成中等大小的核,或者把较小的核合并成 中等大小的核,核子的比结合能都会增加,都要释放能 量。
28
2.(2015·江苏高考)取质子的质量mp=1.672 6×
10-27kg,中子的质量mn=1.674 9×10-27kg,α 粒子的质
量mα =6.646 7×10-27kg,光速c=3.0×108m/s。请计算
α 粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)
【解析】α粒子由两个质子和两个中子组成,根据爱因
【过关训练】 1.(多选)(2016·全国卷Ⅲ)一静止的铝原子核
28 Si*,下列说法正确的是 态的硅原子核 14 27 13
Al
俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后,变为处于激发 ( )
A.核反应方程为p+
27 13
Al →
28 14
Si*
B.核反应过程中系统动量守恒
C.核反应过程中系统能量不守恒 D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应 物的质量之和 E.硅原子核速度的数量级为105m/s,方向与质子初速度 方向一致

Δm＝(3.024 607－3.016 050) u＝0.008 557 u.
因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量．
释放的核能为 ΔE＝0.008 557×931.5 MeV≈7.97 MeV.
(2)氚核的结合能即为 ΔE＝7.97 MeV，
它的1比2/9/2结021 合能为Δ3E≈2.66 MeV.
12/9/2021
第五页，共三十三页。
[判断辨析] (1)一切原子核均具有结合能．( √ ) (2)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高．( √ ) (3)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定．( × ) (4)自由核子结合为原子核时，可能吸收能量．( × )
12/9/2021
第六页，共三十三页。
答案：(1)中等质量的原子核比结合能较大．比结合能的大小反映了原子核的稳定性， 比结合能越大，原子核越稳定． (2)释放能量．
12/9/2021
第十页，共三十三页。
1．中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量原子核的比 结合能要小． 2．比结合能与原子核稳定的关系 (1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开， 表示该原子核就越稳定．
12/9/2021
第十二页，共三十三页。
[典例1] (多选)关子原子核的结合能，下列说法正确的是( ) A．比结合能越大，原子核越不稳定 B．已知中子质量、质子质量和氘核质量，则可以计算出氘核的比结合能 C．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 D．铯原子核(13553Cs)的结合能大于铅原子核(20882Pb)的结合能
12/9/2021
第四页，共三十三页。
2．结合能和比结合能 (1)结合能：由分散的核子结合成原子核的过程中释放(的shìf能àng量) 称为原子核的结合能． (2)比结合能：把原子核的结合能 ΔE 除以 核子(hézǐ)数，A 即ΔAE称为比结合能．比结合能 越大，原子核中核子结合得越牢固(，láog原ù) 子核越 稳定 ． 中等质量 的核的比结合能最 大、最稳定．