物理选择性必修 第三册核力与结合能表格教案

这是一份物理选择性必修 第三册核力与结合能表格教案，共3页。
课程基本信息
学科
高中物理
年级
高二
学期
春季
课题
核力与结合能
教科书
书 名：物理选择性必修第三册教材
出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年7月
教学目标
1. 知道四种基本相互作用与核力的特点，了解结合能、比结合能和质量亏损的基本观念和相关实验。
2. 理解核力是短程力，掌握比结合能和质量亏损，能用质能方程进行计算，提高分析、解决问题的能力。
3. 通过教材上的科学推理，掌握其实质，培养科学推理的能力。
4. 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。
教学内容
教学重点：
理解核力是短程力，掌握比结合能和质量亏损的物理意义
教学难点：
1. 能用质能方程进行计算，提高分析、解决问题的能力。
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
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）结合能
宏观模型：一个铁球在磁铁的引力作用下不断靠近，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。
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。
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。为后续的裂变和聚变的学习埋下伏笔。
（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指出了物体的能量与它的质量的关系，既E=mc2。单个的质子、中子的质量已经精确测定，用质谱仪或其他仪器测定某种原子核的质量，与同等数量的质子、中子的质量之和相比较，看一看两条途径得到的质量之差，就能推知原子核的结合能。
注意题目当中能量单位的换算。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。质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。
问题：1、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？
2、质量亏损是不是这部分质量消失了或转变为能量了呢？
3、爱因斯坦质能方程中说明质量和能量可以相互转化吗？
通过这几个问题，让学生清晰能量和质量之间的关系，他们之间仅仅是对应关系，质量没有转化为能量，能量也没有转化为质量。同时，如果把能量对应的动质量也计算出来，那整个质量也是守恒的。通过例题计算核反应过程中释放的核能。