高中物理19.5核力与结合能(第2课时)教学案新人教版选修3_5

为什么会这样呢？
核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着 距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减 小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距 较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑 力，这个原子核就不稳定了。这时，如果不再成 对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子 没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维 系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子 核里，中子数要比质子数多。
三、结合能 由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成 原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量 变化．
例如：
1 0 2 1
n H H
1 1 2 1
H H n
1 1 1 0
可见，当核子结合成原子核时要放出一定能量； 原子核分解成核子时，要吸收同样的能量．这个能 量叫做原子核的结合能．
3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产
生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。
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。
二、原子核中质子与中子的比例
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 元素，两者相差越多。
质量小于组成原子核的核子的质量之和，
叫做质量亏损。
爱因斯坦质能方程
2 E=mc
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· c2
课堂练习:
试证明，1原子质量单位u相当于931.50 MeV的能 量．1u=1.6606×-27kg，光速c=2.9979×108m/s， 1eV=1.6022×10-19J．

1 0n1 1H 1 2Hγ
质量亏损: Δm = 0.0039×10－27 Kg
释放能量: ΔE = Δmc2 = 3.51×10-13 J
= 2.19 MeV
比结合能为：
2.19 MeV =1.10 MeV
2
讨论与交流
判断下面说法是否正确，并说明理由。 1. 由质能方程E=mc2，可推得ΔE= Δ mc2，这说明质量 就是能量，质量可以转化为能量。
新课讲授
一、核力与四种基本相互作用
p
nn
n
p
p
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
注意
1. 核力是一种强相互作用力。在它的作用范围内比库仑力大 得多； 2. 核力是一种短程力。作用范围仅限于1.5× 10－15 m 之内 ；3. 每个核子只跟相邻的核子发生核力的作用，这种性质称为 核力的饱和性。
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。
讨论与交流
结合能越大原子核是不是越难被拆散？即结合能的大小 能不能反映原子核的稳定程度？
比结合能：结合能与核子数之比，称做比结合能。也叫平均结 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 。
四、质量亏损
新课导入
原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子 。 提出问题 质子间存在着巨大的库仑力，那为什么质子没 有被排斥开，反而还紧紧的结合在一起呢？
猜想 万有引力
分析论证
质子相互距离 r 的数量级为 10-15 m；质子质量 m 的数量 级为 10-27 kg，质子电量e的数量级为 10-19 C；万有引力常量 G 的数量级为 10-11，静电力常量 k 的数量级为 109。估算库 仑力与万有引力之比。

5 核力与结合能三维教学目标1、知识与技能（1）知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；（2）知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小；（3）理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；（4）知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。

2、过程与方法（1）会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能；（2）培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。

3、情感、态度与价值观（1）使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力；（2）认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。

教学重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。

教学难点：结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

教学过程：（一）引入新课氦原子核中有两个质子，质子质量为m p=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍?（两者相差1036倍）在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散？会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢？今天就来学习这方面的内容。

（二）进行新课1、核力与四种基本相互作用20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力(库仑力是一种电磁力)。

在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。

电磁力大约要比万有引力强1036倍。

基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。

核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，后来的实验证实了科学家的猜测。

5.3核力与结合能〖教材分析〗本节内容是在学生已经掌握了原子核结构的基础上，探究是什么作业使得质子和中子可以有机地组成一个稳定的整体。

同时对核能的产生进行了探讨，介绍了爱因斯坦的质能方程，为后面学习核裂变和核聚变做出了铺垫。

〖教学目标与核心素养〗物理观念∶了解四种基本相互作用与核力的特点，理解结合能、比结合能和质量亏损的基本观念和相关实验。

科学思维∶理解引力作用是天体间的力（比较显著），电磁相互作用的表现在分子级别上，强相互作用在原子核，弱相互作用又比原子核小很多的级别上。

科学探究：通过教材上的科学推理，掌握其实质，培养科学推理的能力。

科学态度与责任∶学习科学家们严谨的科学态度，坚持实事求是，培养学习、探索科学的兴趣和责任。

〖教学重难点〗教学重点：结合能和比结合能、质量亏损。

教学难点：结合能和比结合能。

〖教学准备〗多媒体课件等。

〖教学过程〗一、新课引入原子核是由中子和质子构成的。

在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢?有某种力，把它们紧密的结合在了一起，这就是核力。

能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。

二、新课教学（一）核力与四种基本相互作用1.引力相互作用17世纪下半叶，人们发现了万有引力。

正是万有引力把行星和恒星聚在一起，组成太阳系、银河系和其他星系（动图展示）。

引力是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现。

2.电磁相互作用动图展示：电荷间、磁体间的相互作用。

从本质上说它们是同一种相互作用的不同表现，这种相互作用称为电磁相互作用或电磁力。

它也是自然界的一种基本相互作用。

宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等等，都起源于这些电荷之间的电磁相互作用。

3.强相互作用原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。

短程力：约在10-15m量级时起作用。

4.弱相互作用在某些放射现象中起作用的另一种基本相互作用。