核力与结合能ppt

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. 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·2 的单位问题 c
库仑力
万有 引力
mp
核力
通常原子核是稳定的,于是核内还
应有另一种力把各种核子紧紧拉 在一起, 此力称为核力。
万有 引力
核力
mp
库仑力
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．
核力具有怎样的特点呢？
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 10-15m量级时起作用，距离
3.
235 92
U（原子量为 .0372）衰变为 Th 232
228 90
（原子量为 .0287）时，释放出 粒子 228 并求出衰变过程中释放 出多少能量？
（4 He的原子量为 .0026）。写出核反应方程， 4 2
爱因斯坦质能方程 E=mc2 式中c是真空中的光速，m是物体的 质量，E是物体的能量。
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·2 c
3、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;
成物——夸克的相互作用。
除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力）
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。

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。

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

③每个核子只跟 邻近 的核子发生核力作用，这种性质称为核力的 饱和性 ． ④核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子 间都可以有核力作用． (3)四种基本相互作用
更短
电磁力 万有引力
二、原子核中质子与中子的比例
(1)一些较轻的原子核如42He、168O、126C、147N中 质 子 数 和 中 子 数 有 什 么 关系？ 答案 质子数与中子数相等. (2)23982U、23940Th 等重核中各有多少个中子、多少个质子？较重的原子核 中中子数和质子数有什么关系？ 答案 23982U 中含有92个质子、146个中子；23940Th 中含有90个质子，144 个中子.较重的原子核中中子数大于质子数.
(3)试从核力的特点及核力的饱和性对上述现象做出解释，并说明原子 核能无限地增大吗？ 答案 稳定的重原子核里，中子数要比质子数多，由于核力作用范围有 限，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，一些核子间距离会大到 其间根本没有核力作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳 定的，所以原子核不能无限地增大.
(2)如图1所示是不同原子核的比结合能随质量数
变化的曲线.
①从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻
核相比比结合能有什么特点？比结合能的大小
图1
反映了什么？
答案 中等质量的原子核比结合能较大，比结合能的大小反映了原子核
的稳定性，比结合能越大，原子核越稳定.
②比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时是吸收能量还
二、质量亏损和核能的计算
例2 氘核和氚核聚变时的核反应方程为21H＋31H→42He＋10n，已知 21H 的平 均结合能是1.09 MeV，31H 的平均结合能是2.78 MeV，42He 的平均结合能是 7.03 MeV，则该核反应释放的能量为________ MeV.

《核力与结合能》PPT课件高中物理人 教版1
爱因斯坦质能方程 E=mc2
式中c是 m是物体的 ， E是物体的 。
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
《核力与结合能》PPT课件高中物理人 教版1
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3、有关问题的理解和注意事项
库仑力
万有
mp 引力
核力 核力
万有 引力
mp
库仑力
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．
核力具有怎样的特点呢？
1. 核力是四种相互作用中的
的
一种表现。
2.
。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，距离小于0.8×10-15m时为斥力。
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，
大于
，越重的
元素，两者相差越多。
为什么会这样呢？
核越来越大，有些核子间的距离越来越远。 随着距离的增加，核力与电磁力都会减小， 但核力减小得更快。所以，原子核大到一定 程度时，相距较远的质子间的核力不足以平 衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定 了。这时，如果不再成对地增加核子，而只 增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力， 但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的 稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里， 中子数要比质子数多。
(2)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．)

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。
• 3．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
核力与结合能
• 1．核力 •核力与四种基本相互作用
• 组成原子核的_每__个__相___邻__核__子__之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力。
• 2．核力的性质
• 核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质。
• (1)核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力 __大__得__多___。
• (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。
• 特别提醒：(1)结合能大的原子核，比结合能不一定大，结 合能小的原子核，比结合能不一定小。
• 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，就是该次核反应所 释放(或吸收)的核能。
• 特别提醒：(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.已知α粒子( 42He )是由2个质子、2个中子组成的，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. 则 α 粒 子 的 结 合 能 为 _4_._3_×_1_0_－__12__J__.(结果保留两位有效数字)
第五章 原子核
学习目标
1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用. 2.了解结合能和比结合能的概念. 3.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行相关的
计算.
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内容索引
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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。
2.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。
知识归纳 1.对质量亏损的理解 (1)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。反过来,把原子核分裂成核子,总 质量要增加,总能量也要增加,增加的能量要由外部供给。 (2)质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来。 (3)Δm是核反应前与核反应后的质量之差。
答案:D 规律总结结合能的应用技巧 (1)组成原子核的核子越多,结合能越高。 (2)结合能与核子个数之比称作比结合能,比结合能越大原子核越 稳定。 (3)结合能通常只用在原子核中。
质量亏损 问题探究
爱因斯坦狭义相对论中的质能方程给出了核能的计算方法。思 考:
(1)核反应中质量亏损与质量守恒矛盾吗? (2)核子结合成原子核时为何出现“质量亏损”? 要点提示:(1)不矛盾。核反应仍遵守质量守恒和能量守恒的规律。 核反应中的质量亏损,并不是这部分质量消失或质量转变为能量。 物体的质量应包括静止质量和运动质量,质量亏损是静止质量的减 少,减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。 (2)独立的核子之间没有作用力,但若使核子结合为原子核,核子 之间需接近到核力作用的范围。在核力的作用下结合为一体,核力 做正功,能量减少,即释放出能量,由ΔE=Δmc2知质量发生亏损。