5.3 核力与结合能 教案

《核力与结合能》教学设计 【课标要求】 了解核力性质。 知道四种相互作用 认识原子核的结合能。 【学习目标】 （1）知道4种基本相互作用，知道核力的性质。 （2）认识原子核的结合能和比结合能的概念。 （3）能用质量亏损和智能方程计算核能相关的问题。 【教材分析】 本节是在学生已经学习了原子核是由质子和中子组成的基础上，探究是什么作用使质子和中子有机的组成一个稳定的整体。为此首先安排了“核力与四种相互作用”阐明万有引力、电磁力和核力分别在不同的尺度上发挥作用。在这一部分，充分体现了大胆“猜想”在研究中的作用。核力是从力的角度认识原子核，结合能是从能的角度认识原子核。 【学情分析】 学生已经学习了库仑力，知道同种电荷之间相互排斥，但是质子带正电，是如何紧密结合在一起的。如何从力的角度和能的角度认识原子核，也是学生比较想知道的。同时这一部分的学习，为后续的裂变和聚变学习打下基础。 【教学过程】 （1）问题引入 原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的。在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么能够挤在一起而不散开？是万有引力的作用吗？ 可以让学生通过计算，去比较万有引力和库仑力的大小，为了计算方便，仅给出数量级。 质子间距数量级为10-15m；质子质量数量级为10-27kg；质子电量数量级为10-19kg；万有引力常量数量级为10-11；静电力常量数量级109。 通过计算发现 由此看到，万有引力无法抵消库仑力斥力，物理学家发现：有第三种力存在，是这种力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。这就是核力 （2）核力 使核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核的力 1.核力是一种强相互作用。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。 2. 核力是短程力。约在10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力；距离小于 0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起；距离为10×10-15m时核力几乎消失 3. 核力具有饱和性，即每个核子只跟相邻的核子产生核力作用。 4. 核力与电荷无关，它存在于质子、质子间,中子、中子间，质子、中子间。 （3）四种相互作用 要说明四种相互作用在不同的尺度上。 （4）结合能 宏观模型：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能，最后撞在一起，动能变成它们的内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价，失去了一些能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们这份能量。 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。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。 微观模型：用γ光子照射氘核，可以使它分解为一个质子和一个中子，从实验知道，只有当光子能量等于或者大于2.22MeV时，这个反应才会发生。相反的过程是一个质子和一个中子结合成氘核，要放出2.22MeV的能量，这个能量以γ光子的形式辐射出去。核反应方程如下： 可以从核力做功的角度，让学生更好的理解结合能。同时要强调，结合能对应一种变化的能量，是吸收或者释放的能量。 问：结合能越大，原子核是不是越难被拆开？ 结合能大小能反应原子核的稳定程度吗？ 核子数目多，结合能自然要大一些，但是是不是每两个核子之间的结合更紧密呢？因此只有一个核子的结合能才能反映整个原子核的稳定程度，既比结合能。原子核的结合能与核子数之比，叫做比结合能。 U-235 Li-6 虽然U-235比Li-6结合能大，但是却没有Li-6稳定，因为它的比结合能小。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．中等大小的核的比结合能最大，最稳定． （5）质量亏损 原子核的结合能很难直接测量。幸好，爱因斯坦已经给我们 ... ...