核力与结合能-课件
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核力与结合能课件
三、质量亏损 1．爱因斯坦质能方程：__E_＝__m__c_2___． 2．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． 3．亏损的质量与释放的能量间的关系：__Δ__E_＝__Δ_m__c_2 ___．
对核力的理解 1．核力的性质 (1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现． (2)核力是短程力．约在 10－15 m 数量级时起作用，距离大于 0.8×10－15 m 时为引力，距离小于 0.8×10－15 m 时为斥力，距离 超过 1.5×10－15 m 时核力几乎消失． (3)核力具有饱和性．核子只对相邻的少数核子产生较强的引力， 而不是与核内所有核子发生作用． (4)核力具有电荷无关性．核力与核子电荷无关．
(多选)对结合能、比结合能的认识，下列正确的是 () 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 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 [解题探究] (1)核子结合成原子核时是放出能量还是吸收能量？ (2)结合能越大，原子核越稳定吗？
[解析] 由自由核子结合为原子核的过程中，核力做正功，释放 出能量．反之，将原子核分开变为自由核子，它需要吸收相应 的能量，该能量即为结合能，故 A 正确，B 错误；核子越多的 原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的 大小反映了原子核的稳定性，故 C 错误，D 正确． [答案] AD
[解析] E＝mc2 说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质 量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互 转化的关系，故 A 错误，B 正确；核反应中的“质量亏损”并 不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不 是质量转变成能量，故 C 错误；在核反应中，质量守恒，能量 也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变， 在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故 D 错误． [答案] B
人教版高中物理课件第十九原子核19.5核力与结合能
人教版高中物理课件第十九原子核 19.5核力与结合能
contents
目录
• 核力与结合能概述 • 核力与原子核的结构 • 结合能与核能的释放 • 核力与核反应 • 核力与现代科技
01
核力与结合能概述
核力的概念
核力：是原子核内相邻核子之间存在 的相互作用力，是短程力，作用范围 在1.5×10^-15m，超过此范围，核 力可以忽略不计。
结合能是指将原子核中的核子分 开所需的最低能量。
结合能的大小与原子核中的核子 数、质子数和中子数有关。
结合能的计算公式为： E=NΔmc^2，其中E为结合能， N为核子数，Δm为质量亏损，c
为光速。
核能的释放与利用
核能的释放是利用原子核内部反应将 质量转化为能量的过程。
核裂变是指重原子分裂成两个较轻原 子的反应，释放出能量。
放射性废物的处理和处置
放射性废物需要经过特殊THANKS
感谢观看
。
核安全
核安全是指采取措施确保核设 施、核材料和放射性物质的安 全，防止发生泄漏、爆炸等事 故。
核裁军
核裁军是指各国通过谈判、削 减和限制军备等方式，降低核 战争风险和减少核武器数量。
国际核不扩散机制
国际核不扩散机制是指通过国 际条约和组织，防止核武器扩 散和限制核材料和技术的传播
。
放射性在医学和工业中的应用
03
如果原子核内的质子和 中子数量不平衡，就会 发生衰变，释放出能量 。
04
人教版高中物理课件第 十九原子核19.5核力与 结合能
03
结合能与核能的释放
核能的来源
核能是原子核内部发 生反应时释放的能量 。
核能释放的途径包括 核裂变和核聚变。
核能来源于原子核中 质子和中子之间的相 互作用。
contents
目录
• 核力与结合能概述 • 核力与原子核的结构 • 结合能与核能的释放 • 核力与核反应 • 核力与现代科技
01
核力与结合能概述
核力的概念
核力：是原子核内相邻核子之间存在 的相互作用力，是短程力，作用范围 在1.5×10^-15m，超过此范围，核 力可以忽略不计。
结合能是指将原子核中的核子分 开所需的最低能量。
结合能的大小与原子核中的核子 数、质子数和中子数有关。
结合能的计算公式为： E=NΔmc^2，其中E为结合能， N为核子数，Δm为质量亏损，c
为光速。
核能的释放与利用
核能的释放是利用原子核内部反应将 质量转化为能量的过程。
核裂变是指重原子分裂成两个较轻原 子的反应，释放出能量。
放射性废物的处理和处置
放射性废物需要经过特殊THANKS
感谢观看
。
核安全
核安全是指采取措施确保核设 施、核材料和放射性物质的安 全，防止发生泄漏、爆炸等事 故。
核裁军
核裁军是指各国通过谈判、削 减和限制军备等方式，降低核 战争风险和减少核武器数量。
国际核不扩散机制
国际核不扩散机制是指通过国 际条约和组织，防止核武器扩 散和限制核材料和技术的传播
。
放射性在医学和工业中的应用
03
如果原子核内的质子和 中子数量不平衡，就会 发生衰变，释放出能量 。
04
人教版高中物理课件第 十九原子核19.5核力与 结合能
03
结合能与核能的释放
核能的来源
核能是原子核内部发 生反应时释放的能量 。
核能释放的途径包括 核裂变和核聚变。
核能来源于原子核中 质子和中子之间的相 互作用。
核力与结合能 ppt课件
电磁力在原子核外起作用：形成原子、分子、液体、固体
一、核力与四种基本相互作用
1.四种基本相互作用 3）强相互作用
原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在 一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的 原子核
比库仑力强137倍
一、核力与四种基本相互作用
1.四种基本相互作用 4）核力特点：
三、质量亏损
3.比结合能曲线
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
最稳定 两个轻核结合成中等质量的核
要放出能量 一个重核分裂成中等质量的核
要放出能量
三、质量亏损
4.质能方程ΔE=Δmc2 常用单位:
（1） Δm常用“u” 原子质量单位
1u=1.660566×10（2）Δ27Ek用g “MeV”
1uc2=931.5Me 表示1Vu的质量变化相当于931.5MeV的能量改变
【例题1】原子核的比结合能曲线如图所示.根
据该曲线，下列判断正确的有 A
A. B.
4 2
4
He核比 6Li核更稳定 He核的结3 合能约为14MeV
C.两2 个 2 H核结合成 4He核时吸收能量
D. 235 U核1 中核子的平2均结合能比 89Kr大
课堂练习 1. 印刷“两弹一星”这四个字的油墨的质量大约是 1μg（10-9 kg）。与这些质量相当的能量如果完全用 来增加重力势能，它可以使一架本身质量6000 kg、 载有60名体重50kg学生的直升机升高多少？
2.已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg，质 子的质量是mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量 是mD=3.3436×10-27kg，求氘核的比结合能
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一、核力与四种基本相互作用
1.四种基本相互作用 3）强相互作用
原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在 一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的 原子核
比库仑力强137倍
一、核力与四种基本相互作用
1.四种基本相互作用 4）核力特点：
三、质量亏损
3.比结合能曲线
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
最稳定 两个轻核结合成中等质量的核
要放出能量 一个重核分裂成中等质量的核
要放出能量
三、质量亏损
4.质能方程ΔE=Δmc2 常用单位:
（1） Δm常用“u” 原子质量单位
1u=1.660566×10（2）Δ27Ek用g “MeV”
1uc2=931.5Me 表示1Vu的质量变化相当于931.5MeV的能量改变
【例题1】原子核的比结合能曲线如图所示.根
据该曲线，下列判断正确的有 A
A. B.
4 2
4
He核比 6Li核更稳定 He核的结3 合能约为14MeV
C.两2 个 2 H核结合成 4He核时吸收能量
D. 235 U核1 中核子的平2均结合能比 89Kr大
课堂练习 1. 印刷“两弹一星”这四个字的油墨的质量大约是 1μg（10-9 kg）。与这些质量相当的能量如果完全用 来增加重力势能，它可以使一架本身质量6000 kg、 载有60名体重50kg学生的直升机升高多少？
2.已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg，质 子的质量是mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量 是mD=3.3436×10-27kg，求氘核的比结合能
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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
要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物—夸克的相互作用。
2.四种相互作用 (1)引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“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。万有引力是长程力。
(2)电磁相互作用：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, 使原子结合成分子,使分子结合成液体和固体。
E
3.5110 1.60 10
13 19
eV
2eV
氘核的比结合能为
2.19MeV 1.10MeV 2
有关问题的理解和注意事项 第一、 核反应过程中，核子结合成原子核时，新核质量小于核子的 质量(质量亏损)，同时以光子形式释放核能；原子核分解为核子时， 需要吸收一定能量，核子的总质量大于原原子核的质量。
练一练
1.下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的有( D ) A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量 称为结合能 B.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 C.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 D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
(3)强相互作用：在原子核内,强相互作用将核子束缚在一起,强力是短程力。
p
nn
(4)弱相互作用：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。弱相互作用也是短程力,其力程比强力更短,作用强度则比电磁力小。
3.四种基本相互作用的比较
四种基本相互作用按强度来排列，顺序是：强相互作用、电磁相互作用、 弱相互作用、引力相互作用 尽管四种相互作用存在巨大的差别，物理学家们在努力寻求力的统一。 近年来，在弱作用和电磁作用的统一方面，已经取得成功。 实验已经证明：正如电和磁是电磁作用的两种不同表现一样，弱作用和 电磁作用也只不过是统一的弱电相互作用的两种不同表现而已。弱电统 一的成就促进了强、电、弱三种作用统一起来的大统一的研究。
2.四种相互作用 (1)引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“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。万有引力是长程力。
(2)电磁相互作用：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, 使原子结合成分子,使分子结合成液体和固体。
E
3.5110 1.60 10
13 19
eV
2eV
氘核的比结合能为
2.19MeV 1.10MeV 2
有关问题的理解和注意事项 第一、 核反应过程中，核子结合成原子核时，新核质量小于核子的 质量(质量亏损)，同时以光子形式释放核能；原子核分解为核子时， 需要吸收一定能量，核子的总质量大于原原子核的质量。
练一练
1.下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的有( D ) A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量 称为结合能 B.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 C.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 D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
(3)强相互作用：在原子核内,强相互作用将核子束缚在一起,强力是短程力。
p
nn
(4)弱相互作用：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。弱相互作用也是短程力,其力程比强力更短,作用强度则比电磁力小。
3.四种基本相互作用的比较
四种基本相互作用按强度来排列，顺序是：强相互作用、电磁相互作用、 弱相互作用、引力相互作用 尽管四种相互作用存在巨大的差别，物理学家们在努力寻求力的统一。 近年来，在弱作用和电磁作用的统一方面，已经取得成功。 实验已经证明：正如电和磁是电磁作用的两种不同表现一样，弱作用和 电磁作用也只不过是统一的弱电相互作用的两种不同表现而已。弱电统 一的成就促进了强、电、弱三种作用统一起来的大统一的研究。
核力与结合能课件
(3)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___。
3．四种基本相互作用 (1)万有引力(长程力) (2)电磁相互作用(长程力) (3)强相互作用(短程力) (4)弱相互作用(短程力)
原子核中质子与中子的比例
● 1.较轻的原子核
● 质子数和中子数___大__致__相_等__。
● 答案：BC
对结合能与比结合能的理解
●
()
下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有
● A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能 量称为结合能
● B．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
● C．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
● D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
三、结合能的计算方法 1．根据质量亏损计算 (1)根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损 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 (1)明确原子单位 u 和电子伏特之间的关系 1u＝1.6606×10－27kg,1eV＝1.602178×10－19J 由 E＝mc2 得 E＝1.6606×110.－62×7×102－.19998×1082eV＝931.5MeV (2)根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5MeV 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 931.5MeV， 即 ΔE＝Δm×931.5MeV。 其中 Δm 的单位是 u，ΔE 的单位是 MeV。
● 2．核力的饱和性 ● 稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核子 的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增 大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的 作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定 的。所以，原子核大小也受到限制。
3．四种基本相互作用 (1)万有引力(长程力) (2)电磁相互作用(长程力) (3)强相互作用(短程力) (4)弱相互作用(短程力)
原子核中质子与中子的比例
● 1.较轻的原子核
● 质子数和中子数___大__致__相_等__。
● 答案：BC
对结合能与比结合能的理解
●
()
下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有
● A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能 量称为结合能
● B．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
● C．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
● D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
三、结合能的计算方法 1．根据质量亏损计算 (1)根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损 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 (1)明确原子单位 u 和电子伏特之间的关系 1u＝1.6606×10－27kg,1eV＝1.602178×10－19J 由 E＝mc2 得 E＝1.6606×110.－62×7×102－.19998×1082eV＝931.5MeV (2)根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5MeV 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 931.5MeV， 即 ΔE＝Δm×931.5MeV。 其中 Δm 的单位是 u，ΔE 的单位是 MeV。
● 2．核力的饱和性 ● 稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核子 的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增 大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的 作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定 的。所以，原子核大小也受到限制。
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-19.5-核力与结合能课件-新人教版选修3-5
(1)切记不要误认为亏损的质量转化为能量.核反应过 程中质量亏损是静止的质量减少，辐射γ光子的运动质量刚好 等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒. (2)核反应中释放的核能是由于核力做功引起的.
【典例3】镭核22688Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核22286Rn. 已知镭核质量为226.025 4 u，氡核质量为222.016 3 u,放出 粒子质量为4.002 6 u. (1)写出核反应方程； (2)求镭核衰变放出的能量；
质量不断减少.太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据
爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A.1036 kg
B.1018 kg
C.1013 kg
D.109 kg
【解析】选D.根据ΔE=Δmc2，解得mcE2 341=1004826.24×kg109
kg，通过比较四个选项，只有D选项最接近，故答
【解析】选B.E=mc2说明能量与质量之间存在着联系，即能 量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量与质量之 间存在相互转化的关系，故A项错误，而B项正确.核反应中的 “质量亏损”并不是质量消失，实际上是从静止的质量变成 运动的质量，并不是质量转变为能量，故C项错误.在核反应 中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在 方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变 为动质量，故D错误.
(2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比.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， 这时质能方程也写作ΔE=Δmc2.
(3)质能方程的本质 ①质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一 属性(质量和能量)等同起来； ②质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两 个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守 恒，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个量可以相互转 化； ③质量亏损不是否定了质量守恒定律.根据爱因斯坦的相对论， 辐射出的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.
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。
核力与结合能课件
•核力与结合能
•8
由于核力的作用范围是有限的，如果继 续增大原子核，一些核子间的距离会大到其 间根本没有核力的作用，这时即使再增加中 子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。
在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会 进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就 瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地 留了下来。现在观察到的天然放射性元素， 则正在瓦解之中。
弱力是引起中子－质子转变的原因
弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为 10－18m，作用强度则比电磁力小。
•核力与结合能
•5
二、原子核中质子与中子的比例
自然界中较轻的原子 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。
为什么会这样呢？
•核力与结合能
宏观例子：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。
概念：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。
类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离， 需要通过碰撞、施加电场、让氢原子吸收光子等某种途径让它得到 13.6eV 的能量。这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能， 不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中
•核力与结合能
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三、结合能
②结合能是原子具有的能量吗？如何理解结合能？
原子核的组成
原子核是由质子和中子组成的，质子和中子 统称为核子． 电荷数=质子数 质量数=质子数+中子数=核子数
核力与结合能 课件
①根据核反应方程,计算核反应前和核反应后的质量亏损 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
①明确原子单位 u 和电子伏特之间的关系:1 u=1.660 6×10-27 kg,1
eV=1.602 178×10-19 J。
2.对质能方程 E=mc2 本质的理解 爱因斯坦质能方程反映的是质量亏损和核能这两种现象之间的联系, 并不表示质量和能量之间的转变关系。对于质量亏损,不能理解为质量变成 了能量,质能方程的本质是: (1)质量或能量是物质的属性之一,绝不能把物质和它们的某一属性(质 量和能量)等同起来。 (2)质能方程揭示了质量和能量的不可分割性,建立了这两个属性在数 值上的关系,这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒,质量和能量在数值上 的联系绝不等于这两个量可以相互转化。
(3)根据能量守恒和动量守恒来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守 恒的,因此,利用动量和能量守恒可以计算出核能的变化。 (4)利用平均结合能来计算核能 原子核的结合能=核子的平均结合能×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。
警示比结合能比结合能更有意义,它反映了原子核结合的稳定 程度或分裂的难易程度。
例题 1
下面关于结合能和比结合能的说法中,正确的有( ) A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称 为结合能
B.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 C.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 D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大 解析:核子结合成原子核是放出能量,原子核拆解成核子是吸收能量,A 选项错;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,B、C 选项错;中等质量原子核的比结合能比轻 核的大,它的原子核内核子数又比轻核多,因此它的结合能也比轻核大,D 选 项对。
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
①明确原子单位 u 和电子伏特之间的关系:1 u=1.660 6×10-27 kg,1
eV=1.602 178×10-19 J。
2.对质能方程 E=mc2 本质的理解 爱因斯坦质能方程反映的是质量亏损和核能这两种现象之间的联系, 并不表示质量和能量之间的转变关系。对于质量亏损,不能理解为质量变成 了能量,质能方程的本质是: (1)质量或能量是物质的属性之一,绝不能把物质和它们的某一属性(质 量和能量)等同起来。 (2)质能方程揭示了质量和能量的不可分割性,建立了这两个属性在数 值上的关系,这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒,质量和能量在数值上 的联系绝不等于这两个量可以相互转化。
(3)根据能量守恒和动量守恒来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守 恒的,因此,利用动量和能量守恒可以计算出核能的变化。 (4)利用平均结合能来计算核能 原子核的结合能=核子的平均结合能×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。
警示比结合能比结合能更有意义,它反映了原子核结合的稳定 程度或分裂的难易程度。
例题 1
下面关于结合能和比结合能的说法中,正确的有( ) A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称 为结合能
B.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 C.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 D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大 解析:核子结合成原子核是放出能量,原子核拆解成核子是吸收能量,A 选项错;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,B、C 选项错;中等质量原子核的比结合能比轻 核的大,它的原子核内核子数又比轻核多,因此它的结合能也比轻核大,D 选 项对。
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三、结合能
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．
例如：
1 0
n
11H
2 1
H
2 1
H
1 1
H
1 0
n
可见，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．
注意：结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量， 而是为把核子分开而需要的能量。
第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能量形式辐 射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.
第四.公式ΔE=Δm·c2 的单位问题 P82问题与练习 3. m用“u(原子质量单位)”
1u=1.660566×10-27kg ΔE用“uc2” 1uc2=931MeV
(表示1u 的质量变化相当于931Me V的能量改变)
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。
有关问题的理解和注意事项
第一..核反应过程中:
核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损), 同时以光子形式释放核能;
原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大 于原原子核的质量.
第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守 恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021 8:10:57 AM
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11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/3/42021/3/42021/3/4M ar-214- Mar-21
问题与练习参考答案：p82
• 1.（1）核反应涉及四种基本力中的强 相互作用，化学反应涉及四种基本力 是的电磁相互作用
• （2）核反应改变了原子核，化学反应 可以改变核外电子的排列，从而改变 分子结构
问题与练习参考答案：p82
• 2.通常我们看到的物体的能量发生变 化时，为什么觉察不到物体质量的变 化？
有关问题的理解和注意事项
第五.核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或 吸收的能量大好几个数量级.
如例题，2.19MeV的能量的绝对数量并不算大，但 这只是组成1个氘核所放出的能量．如果组成的是 6.02×1023个氘核时，放出的能量就十分可观了．与 之相对照的是，使1摩的碳完全燃烧放出的能量为 393.5×103J．折合为每个碳原子在完全燃烧时放出 的能量只不过4eV．若跟上述核反应中每个原子可能 放出的能量相比，两者相差数十万倍．
• 4. E=mc2 =9x107J
h=E/(m1+m2)g =1. 02×105m
课堂练习:
碳原子的质量是12.000 000 u，可以 看做是由6个氢原子(质量是1.007 825u) 和6个中子组成的．求核子结合成碳原 子核时释放的能量．(在计算中可以用碳 原子的质量代替碳原子核的质量，用氢 原子的质量代替质子的质量，因为电子 的质量可以在相减过程中消去．)
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
四、质量亏损
例题：请计算一下方程左右的质量
1 0n1 1H 1 2H
中子的质量 =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 质量亏损: 质量差 = 0.0039×10－27Kg
物理选修3-5 第十九章 原子核
第五节 核力与结合能
复习巩固
原子核
质子（带正电） 中子
Hale Waihona Puke 思考：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么 能够挤在一起而不飞散？
猜想：万有引力？
理论验证：质子相互间距数量级是10-15m；质子质量数量级10-27kg
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
爱因斯坦的质能方程：E＝mc2
质量亏损表明原子核内的确存在着结合能。
核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，正表明 它们在互相结合过程中放出了能量
ΔE=Δm·c2
比结合能
自然，原子核越大，它的结合能越高。因此，有意义的是它 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。
3.强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。
4.弱相互作用：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。
物理学有一条理论：叫做简单才是美。能否将这四条理论 统一起来呢？
二、原子核中质子与中子的比例
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年3月2021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/3/42021/3/4Marc h 4, 2021
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/4
4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核 子电荷无关。（见书本P79图）
四种相互作用
1.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。 是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙 的现状和未来。 2.电磁力：在原子核外，电磁力使电子结合成分子，使分子 结合成液体与固体。 电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以作用到无限 远的距离，当然距离越远，力就越小
1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表 现。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, 距离为10×10-15m时核力几乎消失， 特 距离小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。 点 3. 核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用， 这种性质称之为核力的饱和性。
请同学们找出元素周期表，分析随着原子序数的增大，质子数
与中子数有什么关系？
结论：自然界中较轻的原子核，质子数
与中子数大致相等，但对于较重的原子
中 子
核，中子数大于质子数，越重的元素，
数
两者相差越多。
实际存在 的原子核
原因分析：
核越大，核子间距离增大
库仑力与核力均减少，但核力减少快
理想的质子数 和中子数相等 的稳定原子核
增大到一定程度时，核力较少，不足以 平衡库仑力时，原子核会不稳定。
若增加中子，与其它核子无库仑力，但 有核力，有助于原子核稳定
核力是短程力，若超过其作用范围，增 质子数 加中子，原子核也不稳定，所以原子序
数越大越不稳定。
模型分析
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。
• 根据质能关系可知ΔE=Δm·c2。由于 • 光速很大，我们通常看到的物体能量
的变化量对应的质量变化量很小，因 此我们觉察不到质量变化
问题与练习参考答案：p82
• 3. 试证明，1原子质量单位u相当于931.50
MeV的能量． • 1u=1.6606×-27kg，光速
c=2.9979×108m/s，1eV=1.6022×10-19J ．
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/3/42021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
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13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月4日星期 四2021/3/42021/3/42021/3/4
10结9 论：万有引力太小，只有库仑力的10-35到10-36之间 。
原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的。
猜想：有第三种力--核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内， 形成稳定的原子核。
一、核力
核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力 （强相互作用，也叫强力）．
微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开， 也需要能量，这就是原子核的结合能。
类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电 子剥离，需要通过碰撞、施加电场、赋予光子等某种途径让 它得到13.6eV 的能量。这个能量实际上就是电子与氢原子 核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能 一词只用在原子核中。