1、第五節(jié) 核力與結(jié)合能課堂探究探究一 對結(jié)合能和比結(jié)合能的理解問題導(dǎo)引原子核很小，結(jié)構(gòu)卻十分復(fù)雜，除氫核外，其他各種元素的原子核中既有帶正電的質(zhì)子，又有不帶電的中子。如鈾235的核內(nèi)有92個質(zhì)子，143個中子。那么質(zhì)子間的靜電斥力為什么沒有把它們驅(qū)散開來？若要把它們分開，可采用什么方法？提示：因為核力的存在。給原子核足夠的能量。名師精講1結(jié)合能原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能，它等于核子結(jié)合為原子核時放出的能量。2比結(jié)合能原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)之比，稱作比結(jié)合能。它反映了原子核的穩(wěn)定程度。3比結(jié)合能曲線不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化的圖線如

2、圖所示。從圖中可看出，中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能最大，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核要小。4比結(jié)合能與原子核穩(wěn)定的關(guān)系（1）比結(jié)合能的大小能夠反映原子核的穩(wěn)定程度，比結(jié)合能越大，原子核就越難拆開，表示該原子核就越穩(wěn)定。（2）核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，比結(jié)合能都比較小，表示原子核不太穩(wěn)定；中等核子數(shù)的原子核，比結(jié)合能較大，表示原子核較穩(wěn)定。（3）當比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時，就可能釋放核能。例如，一個核子數(shù)較大的重核分裂成兩個核子數(shù)小一些的核，或者兩個核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個核子數(shù)大一些的核，都能釋放出巨大的核能。警示比結(jié)合能比結(jié)合能更有意義，它反映了原

3、子核結(jié)合的穩(wěn)定程度或分裂的難易程度?！纠}1】 下面關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中，正確的有（）A核子結(jié)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(jié)合能B比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大C重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大D中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大解析：核子結(jié)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；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核反而小，B、C選項錯；中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大，它的原子

4、核內(nèi)核子數(shù)又比輕核多，因此它的結(jié)合能也比輕核大，D選項正確。答案：D反思要正確理解結(jié)合能和比結(jié)合能兩個概念，比結(jié)合能和核子數(shù)的乘積就是結(jié)合能。中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能大于重核、輕核的比結(jié)合能，但結(jié)合能大小由比結(jié)合能與原子核內(nèi)核子數(shù)的乘積來決定。探究二質(zhì)能方程和核能的計算問題導(dǎo)引愛因斯坦狹義相對論中的質(zhì)能方程給出了核能的計算方法，電子與電子的反物質(zhì)正電子相遇后，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？是不是放出了能量，該怎樣計算核能呢？提示：在核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)雖然守恒，但反應(yīng)前跟反應(yīng)后的質(zhì)量卻是不相等的，反應(yīng)后質(zhì)量增加的，需要吸收能量；反應(yīng)后質(zhì)量減少的，放出能量。不管是吸能反應(yīng)還是放能反應(yīng)，都對應(yīng)有質(zhì)量的變化，吸

5、收或放出的能量跟這個質(zhì)量變化符合質(zhì)能方程。因此我們理解為愛因斯坦的質(zhì)能方程給出了核能的計算方法。正、負電子相遇后發(fā)生湮滅現(xiàn)象，之后放出兩個光子，可以用上面的公式計算出每一個光子的能量：Emc20.911030（3108）2 J8.191014 J5.1105 eV。名師精講1對質(zhì)量虧損的理解（1）質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過程中以能量的形式輻射出去了。反過來，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給。（2）質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯地表現(xiàn)出來。（3）m是核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量之差。2對質(zhì)能方程Emc2本質(zhì)的理解愛因斯坦質(zhì)能方程反映

6、的是質(zhì)量虧損和核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系。對于質(zhì)量虧損，不能理解為質(zhì)量變成了能量，質(zhì)能方程的本質(zhì)是：（1）質(zhì)量或能量是物質(zhì)的屬性之一，絕不能把物質(zhì)和它們的某一屬性（質(zhì)量和能量）等同起來。（2）質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性，建立了這兩個屬性在數(shù)值上的關(guān)系，這兩個量分別遵守質(zhì)量守恒和能量守恒，質(zhì)量和能量在數(shù)值上的聯(lián)系絕不等于這兩個量可以相互轉(zhuǎn)化。（3）質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律。根據(jù)愛因斯坦的相對論，輻射出的光子靜質(zhì)量雖然為零，但它有動質(zhì)量，而且這個動質(zhì)量剛好等于虧損的質(zhì)量，所以質(zhì)量守恒、能量守恒仍成立。3核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量Emc2從愛因斯

7、坦質(zhì)能方程同樣可以得出，物體的能量變化E與物體的質(zhì)量變化m的關(guān)系：Emc2。4判斷核反應(yīng)過程是釋放能量還是吸收能量的方法根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量的變化情況進行判斷，若質(zhì)量減少即發(fā)生了質(zhì)量虧損，則釋放能量；若質(zhì)量增加，則吸收能量。警示核反應(yīng)前后仍然遵循質(zhì)量守恒和能量守恒；核反應(yīng)中釋放的核能是由于核力做功引起的。【例題2】 已知氮核質(zhì)量mN14.007 53 u，氧核質(zhì)量mO17.004 54 u，氦核質(zhì)量mHe4.003 87 u，質(zhì)子質(zhì)量mH1.008 15 u，試判斷核反應(yīng)7NHe8OH是吸能反應(yīng)，還是放能反應(yīng)？能量變化多少？（1 u相當于931.5 MeV的能量）點撥：由反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量大小關(guān)系來判斷反應(yīng)是吸能反應(yīng)還是放能反應(yīng)。解析：先計算出質(zhì)量虧損m，然后將1 u相當于931.5 MeV 能量代入計算即可。反應(yīng)前總質(zhì)量為mNm He18.011 40 u，反應(yīng)后總質(zhì)量為mOmH18.012 69 u。因為反應(yīng)中質(zhì)量增加，所以此反應(yīng)為吸能反應(yīng)，所吸收的能量為E（18.012 6918.011 40）931.5 MeV1.2 MeV。答案：吸能反應(yīng)1.2 MeV反思處理這