高中物理课件第3章4.原子核的结合能
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教科版高中物理选修3-5：《原子核的结合能》课件2-新版
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
5-3核力与结合能(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
出的γ光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等
于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立。
练习、下列有关质能方程的说法中，正确的是（
）
B
A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相
互转化
B.由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质
量作为它所蕴藏的能量的量度
比结合能不一定小。
(2)判断原子核稳定性，比较比结合能的大小，而不是比较结合
能的大小，比结合能越大，原子核越稳定。
(3)核的大小与原子核稳定的关系方面：中等大小核的比结合能
最大、原子核最稳定。
练习、(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确
的是(
)
A．核子结合为原子核时，一定释放能量
B．核子结合为原子核时，可能吸收能量
5.3 核力与结合能
学习目标
1、知道核力的概念和特点，了解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原子序数的增大而减小
3、知道并理解原子核的结合能和比结合能的概念。
4、知道什么是质量亏损,能应用爱因斯坦质能方程进行计算。
一、核力与四种基本相互作用
1、核力
（1）定义：使核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核的力
算，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV.(1 u相当于931.5
MeV)
3、利用比结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数，核反应中反应前系统
内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，
就是该核反应所释放(或吸收)的核能.
练习、一个锂核( 73Li
)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子.已知
于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立。
练习、下列有关质能方程的说法中，正确的是（
）
B
A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相
互转化
B.由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质
量作为它所蕴藏的能量的量度
比结合能不一定小。
(2)判断原子核稳定性，比较比结合能的大小，而不是比较结合
能的大小，比结合能越大，原子核越稳定。
(3)核的大小与原子核稳定的关系方面：中等大小核的比结合能
最大、原子核最稳定。
练习、(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确
的是(
)
A．核子结合为原子核时，一定释放能量
B．核子结合为原子核时，可能吸收能量
5.3 核力与结合能
学习目标
1、知道核力的概念和特点，了解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原子序数的增大而减小
3、知道并理解原子核的结合能和比结合能的概念。
4、知道什么是质量亏损,能应用爱因斯坦质能方程进行计算。
一、核力与四种基本相互作用
1、核力
（1）定义：使核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核的力
算，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV.(1 u相当于931.5
MeV)
3、利用比结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数，核反应中反应前系统
内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，
就是该核反应所释放(或吸收)的核能.
练习、一个锂核( 73Li
)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子.已知
高中物理精品课件：核力与结合能
人教版物理选择性必修第三册 第五章 原子核
3、核 力 与 结 合 能
原子核
质子（带正电） 中子（不带电）
？ 万有
引力
思考：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？
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。
不同原子核的比结合能是不一样的，下图是按照实际测量结果画的图线。 可以看出，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。
你能看出比结合能与质量数的关系吗？
1、(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是( AD )
A．核子结合为原子核时，一定释放能量 B．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．比结合能越大的原子核越稳定
请计算库仑力与万有引力比值
10 F库
F万
ke2 / r 2 Gm2 / r 2
ke2 Gm2
109 (1019）2 1011 (1027 )2
36
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。
库仑力
万有引力 核力
一、核力
使核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核的力
已知中子的质量mn 为 1.6749×10-27 kg，质子的质量mp 为 1.6726 ×10-27 kg， 氘核的质量mD 为 3.3436×10-27 kg。
mn + mp ？= mD +
？ ΔmD
四、质量亏损
爱因斯坦质能方程：E＝mc2 （ΔE＝Δmc2）
物体的能量和质量之间存在密切 的联系，他们的关系是：
3、核 力 与 结 合 能
原子核
质子（带正电） 中子（不带电）
？ 万有
引力
思考：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？
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。
不同原子核的比结合能是不一样的，下图是按照实际测量结果画的图线。 可以看出，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。
你能看出比结合能与质量数的关系吗？
1、(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是( AD )
A．核子结合为原子核时，一定释放能量 B．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．比结合能越大的原子核越稳定
请计算库仑力与万有引力比值
10 F库
F万
ke2 / r 2 Gm2 / r 2
ke2 Gm2
109 (1019）2 1011 (1027 )2
36
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。
库仑力
万有引力 核力
一、核力
使核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核的力
已知中子的质量mn 为 1.6749×10-27 kg，质子的质量mp 为 1.6726 ×10-27 kg， 氘核的质量mD 为 3.3436×10-27 kg。
mn + mp ？= mD +
？ ΔmD
四、质量亏损
爱因斯坦质能方程：E＝mc2 （ΔE＝Δmc2）
物体的能量和质量之间存在密切 的联系，他们的关系是：
高中物理3核力与结合能课件选择性必修第三册高二第三册物理课件
12/13/2021
第十二页，共二十三页。
新知讲解
质量
质量(zhìliàng)差
(zhìliàng)亏损:=0.0039×10－27kg
请计算一下方程左右的质量：
中子(zhōngzǐ)的质量=1.6749×10－27kg 质子的质量=1.6726×10－27kg 中子和质子的质量和=3.3475×10－27kg 氘核的质量=3.3436×10－27kg
12/13/2021
U-235
Li-6
如何才能反映(fǎnyìng)原子核的稳 定程度？
第十页，共二十三页。
新知讲解 二、结合能
1.比结合能：原子核的结合能与核子(hézǐ)数之比称为比结合能，也叫 平均结合能。
结合能
比结合 =
能
核子
数
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
结合能：
将原子核拆分成单个核子需要吸收的能 量
将单个核子结合(jiéhé)成原子核所要
放出的能量
12/13/2021
第八页，共二十三页。
新知讲解
二、结合能
②如何(rúhé)理解结合能？
当核子结合成原子核时要放出一定能量(néngliàng)；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。
核力 与结合 (hé lì) 能
12/13/2021
第一页，共二十三页。
温故知新
质子（带正电）
原子核
中 子
思考：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 (yīqǐ)而不飞散？
猜想(cāixiǎng)：万有引力？
理论验证：质子相互间距数量级是10-15m；质子质量(zhìliàng)数量级1027kg。质子量电量数量级10-19kg；万有引力常量数量级10-11静电力常量 数量级109。 结论：万有引力太小，只有库仑力的10-35到10-36之间 。
原子核的结合能ppt-教科版必修(3-5)PPT课件
问题二：核能的计算---爱因斯坦的质能方程
Emc2
核能 质量亏损
计算结合能时，先计算 质量亏损Δm，在带入 质能方程求出结合能
2020年10月2日
计算任意核反应中释放 的核能，先计算质量亏 损Δm，在带入质能方 程求出核能。
11
练习1：原子质量单位1u=1.6606×-27kg。试证明，1 原子质量单位u相当于931.50 MeV的能量．光速 c=3×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．
原子核的结合能如果质量
亏损有关，你怎么证明？
2020年10月2日
9
问题二：核能的计算---爱因斯坦的质能方程
1 0n 1 1 H 1 2H
反应前质量/kg
反应后质量/kg
mn
1.6749×10－27
mp
1.6726×10－27
总质量 3.3475 ×10－27
m氘 总质量
3.3436×10－27 3.3436×10－27
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。
2020年10月2日
14
比结合能（MeV/核子）
比结合能曲线告诉我们：
94 82
He
7
6
82 23
Kr
U 233
92
195 73
Pt
5
4
6 3
Li
3
2
1
H2
0 0
1 20
40
60
80
100 120 140 160 180 200 220 240
是（A、C )
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
核力与结合能(高中物理教学课件)完整版3
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。同样距离的情况下比万有引力强1035倍。
③强相互作用：核力、强力
原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，它使得核子紧密
地结合在一起，形成稳定的原子核。强相互作短用程的作力用范围只有
约10-15m，只有相邻核子之间才有强相互作用。
④弱相互作用：弱力
弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的 原因。弱相互作用力程比强相互作用更短，只有10-18m。
二.结合能
宏观上：物体要脱离中心天体的束缚，需要能量。例如 宇宙飞船要脱离地球束缚需要达到11.2km/s的速度。 微观上：电离（电子脱离原子核的束缚）也需要能量， 那个能量就是逸出功。可以通过碰撞、施加电场、吸收 光子等途径使它得到相应的能量。 如果要把原子核里面的核子分开，同样需要能量，这个 能量叫结合能。
三.质量亏损 例1.已知中子的质量mn为1.6749×10-27kg，质子的 质量mp为1.6726 ×10-27kg，氘核的质量mD为 3.3436×10-27kg，求氘核的比结合能。
解：质量亏损m mp mn - mD 3.9 1030 kg
结合能E mc2 3.511013 J
核物理中用电子伏特做能量单位：1eV 1.61019 J
1.质能方程：爱因斯坦给出的表示物体的能量与 它的质量的关系方程
E＝mc2或者∆E＝∆mc2 2.质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的 质量之和，这个现象叫作质量亏损。
注意： ①质量亏损表明原子核存在结合能。 ②物体的质量包括静止质量和运动质量。质量亏损指的是静止质 量的减少，这部分质量并没有消失或转化为能量，减少的静止质 量转化为和辐射能量有关的运动质量。 ③在核反应中仍然遵守能量守恒定律、质量守恒定律。 ④质量是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。
③强相互作用：核力、强力
原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，它使得核子紧密
地结合在一起，形成稳定的原子核。强相互作短用程的作力用范围只有
约10-15m，只有相邻核子之间才有强相互作用。
④弱相互作用：弱力
弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的 原因。弱相互作用力程比强相互作用更短，只有10-18m。
二.结合能
宏观上：物体要脱离中心天体的束缚，需要能量。例如 宇宙飞船要脱离地球束缚需要达到11.2km/s的速度。 微观上：电离（电子脱离原子核的束缚）也需要能量， 那个能量就是逸出功。可以通过碰撞、施加电场、吸收 光子等途径使它得到相应的能量。 如果要把原子核里面的核子分开，同样需要能量，这个 能量叫结合能。
三.质量亏损 例1.已知中子的质量mn为1.6749×10-27kg，质子的 质量mp为1.6726 ×10-27kg，氘核的质量mD为 3.3436×10-27kg，求氘核的比结合能。
解：质量亏损m mp mn - mD 3.9 1030 kg
结合能E mc2 3.511013 J
核物理中用电子伏特做能量单位：1eV 1.61019 J
1.质能方程：爱因斯坦给出的表示物体的能量与 它的质量的关系方程
E＝mc2或者∆E＝∆mc2 2.质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的 质量之和，这个现象叫作质量亏损。
注意： ①质量亏损表明原子核存在结合能。 ②物体的质量包括静止质量和运动质量。质量亏损指的是静止质 量的减少，这部分质量并没有消失或转化为能量，减少的静止质 量转化为和辐射能量有关的运动质量。 ③在核反应中仍然遵守能量守恒定律、质量守恒定律。 ④质量是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。
高中物理选修3-5：3.4 原子核的结合能优秀课件
质子
中子
原子核示意图
核子间存在强大的核力，要把核子分开需要能量吗？自由 的核子结合成原子核会释放能量吗？
一、结合能
两个相隔一定距离的正负电荷，在电场力的作用下靠近，电势能转化为 动能，最后撞在一起动能转化为内能损失掉了。再要把它们分开，需要 给它们能量。
1.结合能.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．
和质量之间存在如下密切联系。
E mc 怎样计2算原子核的氘结核合的质能量？为3.3436×10－27Kg ， 求氘核的比结合能。
2.质量亏损把组成原子核的核子的 质量与原子核的质量之差叫做核的
解：单个中子与质子的质量之和为：
mp mn 3.34751027 kg
质核量子亏在损结。合成质原量子亏核损时说出明现：质确量实存在与原m氘子核(核m质的p 量结m之合n )差能m为D： 0.00391027 kg
让DE变成F，或者让A变 成B和C，能不能释放核 能？
比结合能与核子数之间的关 系有怎样的规律？
例2 碳原子质量的 1/12 叫做原子质量单位， 用u 表示。试证明1u 相当于931 MeV。
证明： 碳原子的摩尔质量为M=12g/mol，
所以一个碳原子质量为m=M/NA=1.993×10-26kg 所以1u=m/12=1.6606×10-27kg
代入公式E=mc2得： E=1.4924×10-10J=931MeV
课堂练习 1.对结合能、比结合能的认识，以 下说法错误的选项是C( ) A.一切原子核均具有结合能 B.自由核子结合为原子核时，可放 出能量 C.结合能越大的原子核越稳定 D.比结合能越大的原子核越稳定
பைடு நூலகம்
中子
原子核示意图
核子间存在强大的核力，要把核子分开需要能量吗？自由 的核子结合成原子核会释放能量吗？
一、结合能
两个相隔一定距离的正负电荷，在电场力的作用下靠近，电势能转化为 动能，最后撞在一起动能转化为内能损失掉了。再要把它们分开，需要 给它们能量。
1.结合能.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．
和质量之间存在如下密切联系。
E mc 怎样计2算原子核的氘结核合的质能量？为3.3436×10－27Kg ， 求氘核的比结合能。
2.质量亏损把组成原子核的核子的 质量与原子核的质量之差叫做核的
解：单个中子与质子的质量之和为：
mp mn 3.34751027 kg
质核量子亏在损结。合成质原量子亏核损时说出明现：质确量实存在与原m氘子核(核m质的p 量结m之合n )差能m为D： 0.00391027 kg
让DE变成F，或者让A变 成B和C，能不能释放核 能？
比结合能与核子数之间的关 系有怎样的规律？
例2 碳原子质量的 1/12 叫做原子质量单位， 用u 表示。试证明1u 相当于931 MeV。
证明： 碳原子的摩尔质量为M=12g/mol，
所以一个碳原子质量为m=M/NA=1.993×10-26kg 所以1u=m/12=1.6606×10-27kg
代入公式E=mc2得： E=1.4924×10-10J=931MeV
课堂练习 1.对结合能、比结合能的认识，以 下说法错误的选项是C( ) A.一切原子核均具有结合能 B.自由核子结合为原子核时，可放 出能量 C.结合能越大的原子核越稳定 D.比结合能越大的原子核越稳定
பைடு நூலகம்
核力与结合能课件高二下学期物理人教版选择性
m (m m ) m (2 1.6726 21.6749 6.6467) 102合能 E mc2 4.831029 (3.00 108 )2 J 4.347 1012 J
比结合能 E 1.09 1012 J=6.79MeV A
体会：核反应中的质量亏损并非质量消失，而是减少的质量以能量形式释放出去 。
高中物理
四.质量亏损
原子核的比结合能曲
理解比结合能曲线：
1 比结合能的大小反映核的稳定程度； 2中等质量数的原子核，比结合能大， 表 明中等核最稳定； 3质量数较小的轻核和质量数较大的 重 核，比结合能都比较小。
启示：核能释放的途径
把轻核聚合成质量较大的核，或把重核 分裂成中等质量的核，核子的比结合能都 会增加，即：核子将发生新的质量亏损， 伴随核能的释放。
衰变方程：226
88
Ra
222 86
Rn+
4 2
He
质量亏损：m (226.0254 222.0175 4.0026)u=0.0053u
释放能量：E mc2 =0.0053931.5MeV=4.937MeV
核能的计算：E mc2
1 若Δm以kg为单位，ΔE以J为单位； 2 若Δm以u为单位，ΔE以MeV为单位，数值上等于质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 。
E mc2 1.66061027 (2.9979108 )2J 1.4924 1010 J =931.5MeV
高中物理
例题.
已知22868
Ra
、222 86
Rn
、4 2
He的原子量分别为226.0254、222.0175、4.0026，
求
226 88
Ra在α衰变中放出的能量。已知1u相当于931.5MeV的能量。
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洲际导弹的速度可达 6 000 m/s，此速度属于低速还是高速？ 【提示】 属于低速.6 000 m/s 远小于光速，因此度是 3×104 m/s；设在美国伊利诺伊州费米实验室的
圆形粒子加速器可以把电子加速到 0.999 999 999 987 倍光速的速度．请思考：
知
识
点 一
学
业
4.原子核的结合能
分 层
测
评
知 识 点 二
学习目标 1.知道原子核的结合能及质量亏 损，并能用质能方程进行计 算．(重点、难点) 2.知道比结合能的概念，知道比 结合能越大的原子核越稳定，了 解比结合能曲线的意义．(重点)
知识脉络
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 (1)物体的能量与其质量的关系式 E＝ mc2 . (2)能量计算 ΔE＝Δmc2 .
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．
知
识
点
一
1．经典力学的成就与局限性
学 业
分
层
2．了解相对论(选学)
测 评
知
识
点 二
3．初识量子论(选学)
学习目标 1. 知 道 经 典 力 学 的 局 限 性 和 适 用 范 围．(重点) 2. 初 步 了 解 相 对 论 时 空 观 中 的 基 本 观 点．(难点) 3.了解狭义相对论和广义相对论. 4.了解量子论的基本内容.
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．(√)
[后思考] 有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？ 【提示】 不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组 成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之 和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．
1．对质量亏损的理解 质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量 的形式辐射出去了．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也 随之减少，这时质能方程也写为 ΔE＝Δmc2.
2．核能的计算方法 (1)根据质量亏损计算 ①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损 Δm. ②根据爱因斯坦质能方程 ΔE＝Δmc2 计算核能． 其中 Δm 的单位是千克，ΔE 的单位是焦耳． (2)利用原子质量单位 u 和电子伏特计算 根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 的能量，用核子结合成原子核时 质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5 MeV，即 ΔE＝Δm×931.5 MeV.其中 Δm 的单位是 u，ΔE 的单位是 MeV.
【答案】 4.3×10－12 J
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．
【解析】 6 个中子和 6 个质子可结合成 3 个 α 粒子，放出能量 3×28.30 MeV ＝84.9 MeV，
3 个 α 粒子再结合成一个碳核，放出 7.26 MeV 能量，故 6 个中子和 6 个质 子结合成一个碳核时，释放能量为 84．9 MeV＋7.26 MeV＝92.16 MeV.
【答案】 92.16 MeV
3．经典力学的适用范围 (1)只适用于_低__速__运__动_，不适用于_高__速__运__动_． (2)只适用于_宏__观__物__体__的__运__动__，不适用于_微__观__粒__子__的__运__动__． (3)只适用于_弱__引__力__环境，不适用于_强__引__力__环境．
[再判断] 1．经典力学的基础是牛顿运动定律．(√) 2．经典力学中时间、空间与物质及其运动完全无关．(√) 3．经典力学可以研究质子、中子等微观粒子的运动规律．(×) [后思考]
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→ 42He . (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．
[再判断] 1．原子核的核子数越多，比结合能越大．(×) 2．比结合能越大，原子核越稳定．(√) 3．由比结合能曲线可知，核聚变和核裂变两种核反应方式都能释放核 能．(√)
1．经典力学不能适用于下列哪些运动( ) A．火箭的发射 B．宇宙飞船绕地球的运动 C．“勇气号”宇宙探测器在火星着陆 D．微观粒子的波动性
【解析】 经典力学适用于宏观物体的低速运动，故经典力学对 A、B、C 都能适用，对 D 不适用．
【答案】 D
2．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指( ) A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域 B．地球表面上的物质世界 C．人眼能看到的物质世界 D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界 【解析】 前三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有 全面描述，本题应选 D. 【答案】 D
图 3-4-1
【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． 【答案】 AC
6．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，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________．
3.(多选)20 世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经 典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适 用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明( )
【答案】 BD
3．取质子的质量 mp＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量 mn＝1.674 9×10－27 kg， α 粒子的质量 mα＝6.646 7×10－27 kg，光速 c＝3.0×108 m/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】 组成 α 粒子的核子与 α 粒子的质量差 Δm＝(2mp＋2mn)－mα 结合能 ΔE＝Δmc2 代入数据得 ΔE＝4.3×10－12 J.
4．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有( ) A．核子结合成原子核时吸收能量 B．原子核拆解成核子时要吸收能量 C．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 D．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
【解析】 核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量， A 错误，B 正确；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其 结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比 重核少，其结合能比重核反而小，C、D 选项错误．
图 5-1-1
探讨：地球的公转和电子的运动情况都能用经典力学(牛顿力学)来研究吗？
【提示】 地球的公转属于宏观、低速运动，能用经典力学来研究；而电 子的运动属于微观、高速运动，经典力学就不能适用了．
[核心点击] 1．以牛顿运动定律为基础的经典力学的成就 (1)牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起 来，是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃． (2)经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力 学等得到了广泛的应用，并取得了巨大的成就．
[后思考] 裂变反应发生后，裂变反应生成物的质量增加还是减小？为什么？
【提示】 减小．裂变反应释放大量的能量，所以发生质量亏损，反应后 的质量减小．
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． (2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子 核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定. (3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可能释放 核能．例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个 核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能．
知识脉络
经典力学的成就与局限性
[先填空] 1．经典力学的成就 英国物理学家_牛__顿__在《自然哲学的数学原理》中建立了一个完整的力学理 论体系．他的理论只用几个基本的概念和原理，不但可以解决人们日常看到的 种种物体的运动问题，也可以说明天__体__运__动__规律． 经典力学的思__想__方__法__的影响远远超出了物理学与天文学的研究领域，对其 他自然科学、社会科学领域都产生了巨大影响．
(3)18 世纪 60 年代，力学和热力学的发展及其与生产的结合，使机器和蒸汽 机得到改进和推广，引发了第一次工业革命．
(4)由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空航天 技术的理论基础．火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等 航天器的发射，都是牛顿力学规律的应用范例．
【答案】 B
5．(多选)如图 3-4-1 所示是描述原子核核子的平均质量 m 与原子序数 Z 的关
系曲线，由图可知下列说法正确的是 ( )
A．将原子核 A 分解为原子核 B、C 一定放出能量 B．将原子核 D、E 结合成原子核 F 可能吸收能量
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
圆形粒子加速器可以把电子加速到 0.999 999 999 987 倍光速的速度．请思考：
知
识
点 一
学
业
4.原子核的结合能
分 层
测
评
知 识 点 二
学习目标 1.知道原子核的结合能及质量亏 损，并能用质能方程进行计 算．(重点、难点) 2.知道比结合能的概念，知道比 结合能越大的原子核越稳定，了 解比结合能曲线的意义．(重点)
知识脉络
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 (1)物体的能量与其质量的关系式 E＝ mc2 . (2)能量计算 ΔE＝Δmc2 .
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．
知
识
点
一
1．经典力学的成就与局限性
学 业
分
层
2．了解相对论(选学)
测 评
知
识
点 二
3．初识量子论(选学)
学习目标 1. 知 道 经 典 力 学 的 局 限 性 和 适 用 范 围．(重点) 2. 初 步 了 解 相 对 论 时 空 观 中 的 基 本 观 点．(难点) 3.了解狭义相对论和广义相对论. 4.了解量子论的基本内容.
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．(√)
[后思考] 有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？ 【提示】 不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组 成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之 和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．
1．对质量亏损的理解 质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量 的形式辐射出去了．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也 随之减少，这时质能方程也写为 ΔE＝Δmc2.
2．核能的计算方法 (1)根据质量亏损计算 ①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损 Δm. ②根据爱因斯坦质能方程 ΔE＝Δmc2 计算核能． 其中 Δm 的单位是千克，ΔE 的单位是焦耳． (2)利用原子质量单位 u 和电子伏特计算 根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 的能量，用核子结合成原子核时 质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5 MeV，即 ΔE＝Δm×931.5 MeV.其中 Δm 的单位是 u，ΔE 的单位是 MeV.
【答案】 4.3×10－12 J
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．
【解析】 6 个中子和 6 个质子可结合成 3 个 α 粒子，放出能量 3×28.30 MeV ＝84.9 MeV，
3 个 α 粒子再结合成一个碳核，放出 7.26 MeV 能量，故 6 个中子和 6 个质 子结合成一个碳核时，释放能量为 84．9 MeV＋7.26 MeV＝92.16 MeV.
【答案】 92.16 MeV
3．经典力学的适用范围 (1)只适用于_低__速__运__动_，不适用于_高__速__运__动_． (2)只适用于_宏__观__物__体__的__运__动__，不适用于_微__观__粒__子__的__运__动__． (3)只适用于_弱__引__力__环境，不适用于_强__引__力__环境．
[再判断] 1．经典力学的基础是牛顿运动定律．(√) 2．经典力学中时间、空间与物质及其运动完全无关．(√) 3．经典力学可以研究质子、中子等微观粒子的运动规律．(×) [后思考]
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→ 42He . (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．
[再判断] 1．原子核的核子数越多，比结合能越大．(×) 2．比结合能越大，原子核越稳定．(√) 3．由比结合能曲线可知，核聚变和核裂变两种核反应方式都能释放核 能．(√)
1．经典力学不能适用于下列哪些运动( ) A．火箭的发射 B．宇宙飞船绕地球的运动 C．“勇气号”宇宙探测器在火星着陆 D．微观粒子的波动性
【解析】 经典力学适用于宏观物体的低速运动，故经典力学对 A、B、C 都能适用，对 D 不适用．
【答案】 D
2．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指( ) A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域 B．地球表面上的物质世界 C．人眼能看到的物质世界 D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界 【解析】 前三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有 全面描述，本题应选 D. 【答案】 D
图 3-4-1
【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． 【答案】 AC
6．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，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________．
3.(多选)20 世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经 典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适 用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明( )
【答案】 BD
3．取质子的质量 mp＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量 mn＝1.674 9×10－27 kg， α 粒子的质量 mα＝6.646 7×10－27 kg，光速 c＝3.0×108 m/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】 组成 α 粒子的核子与 α 粒子的质量差 Δm＝(2mp＋2mn)－mα 结合能 ΔE＝Δmc2 代入数据得 ΔE＝4.3×10－12 J.
4．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有( ) A．核子结合成原子核时吸收能量 B．原子核拆解成核子时要吸收能量 C．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 D．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
【解析】 核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量， A 错误，B 正确；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其 结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比 重核少，其结合能比重核反而小，C、D 选项错误．
图 5-1-1
探讨：地球的公转和电子的运动情况都能用经典力学(牛顿力学)来研究吗？
【提示】 地球的公转属于宏观、低速运动，能用经典力学来研究；而电 子的运动属于微观、高速运动，经典力学就不能适用了．
[核心点击] 1．以牛顿运动定律为基础的经典力学的成就 (1)牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起 来，是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃． (2)经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力 学等得到了广泛的应用，并取得了巨大的成就．
[后思考] 裂变反应发生后，裂变反应生成物的质量增加还是减小？为什么？
【提示】 减小．裂变反应释放大量的能量，所以发生质量亏损，反应后 的质量减小．
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． (2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子 核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定. (3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可能释放 核能．例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个 核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能．
知识脉络
经典力学的成就与局限性
[先填空] 1．经典力学的成就 英国物理学家_牛__顿__在《自然哲学的数学原理》中建立了一个完整的力学理 论体系．他的理论只用几个基本的概念和原理，不但可以解决人们日常看到的 种种物体的运动问题，也可以说明天__体__运__动__规律． 经典力学的思__想__方__法__的影响远远超出了物理学与天文学的研究领域，对其 他自然科学、社会科学领域都产生了巨大影响．
(3)18 世纪 60 年代，力学和热力学的发展及其与生产的结合，使机器和蒸汽 机得到改进和推广，引发了第一次工业革命．
(4)由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空航天 技术的理论基础．火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等 航天器的发射，都是牛顿力学规律的应用范例．
【答案】 B
5．(多选)如图 3-4-1 所示是描述原子核核子的平均质量 m 与原子序数 Z 的关
系曲线，由图可知下列说法正确的是 ( )
A．将原子核 A 分解为原子核 B、C 一定放出能量 B．将原子核 D、E 结合成原子核 F 可能吸收能量
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