第5课 核力与结合能（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（人教版选修3-5）

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第5课 核力与结合能
备课堂
教学目标：
（一）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。
（二）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 。
（三）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。
重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。
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，学生自学、讨论、交流，多媒体展示。
教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
讲法速递
（一）引入新课：
复习提问 ：氦原子核中有两个质子，质子质量为 mp=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?
学生通过计算回答：两者相差 1036 倍
问：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。
板书：第 5节 核力与结合能
（二）进行新课：
预习检测：
1．核力
原子核内核子之间的相互作用力．
2．核力的特点
(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多．
(2)核力是短程力，作用范围在 1.5 × 10 －
15
_m
之内．
(3)核力的饱和性：每个核子只跟相邻的核子发生核力作用．
3．四种基本相互作用
4．原子核中质子与中子的比例
(1)较轻原子核：质子数和中子数大致相等 ．
(2)较重原子核：中子数大于质子数，越重的元素两者相差越多．
5．结合能
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子
核的结合能．
6．比结合能
原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，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．中等大小的核的比结合能最大，最稳定．
7．质能方程
物体的能量与它们质量的关系是：E＝mc 2
.
8．质量亏损
原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．
新课讲授：
1．核力与四种基本相互作用
点拨：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.
问：那么核力有怎样特点呢学生自主学习，探究，讨论、总结并回答核力特点：
（1）核力是短程力，作用范围在 1.5×10-15 m 之内。
（2）核力在不同范围内表现的结果也不同。
（3）核力存在于核子之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核
力的饱和性。
教师总结：除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱
相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核 β 衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。
弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为 10-18m，作用强度则比电磁力小。
教师讲述：四种基本相互作用力
弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用：
① 弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核 β 衰变的原因→短程力
②强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力
③电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合
成分子，使分子结合成液体和固体。→长程力
④引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕着恒星转，并
且联系着星系团，决定着宇宙的现状。→长程力
学生：阅读课本左边的阅读内容总结自然界的四种基本相互作用力及它们的作用范
围。
2．原子核中质子与中子的比例
教师：随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子数。
引导学生阅读教材原子核中质子与中子的比例部分及挂图，思考两个问题：随着原子
序数的增加，稳定原子核中的质子数和中子数有怎样的关系？
学生回答：随着原子序数的增加，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。
引导学生阅读教材思考为什么随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子
数?
点评：提示学生从电磁力和核力的作用范围去考虑。
总结：若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的 距离增大，
核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远
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