4.4核力和结合能
核力与结合能
班级： 组别： 姓名： 组内评价： 教师评价：核力与结合能1、核力与四种基本相互作用2、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．结合能与核子数之比，称做为比结合能。
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.（课本图分析）3、质量亏损与核能（1）质量亏损：（2）质能方程：爱因斯担的相对论指出，物体的质量和能量存在着密切联系，即 .这就是爱因斯坦的质能方程.（3）核能的计算根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损（m ∆）的千克数乘以真空中光速的平方.即： 2mc E ∆=∆根据1原子质量单位（u ）相当于931.5MeV 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： 5.931⨯∆=∆m E MeV例 1.一个静止的23292U （原子质量为232.0372u ），放出一个α粒子（原子质量为4.00260u ）后，衰变成22890Th （原子质量为228.0287u ）.假设放出的结合能完全变成Th 核和α粒子的动能，试计算α粒子的动能.例2、静止在匀强磁场中的一个105B 核俘获了一个速度为向v =7.3×104m/s 的中子而发生核反应，生成α粒子与一个新核。
测得α粒子的速度为2×104 m/s ，方向与反应前中子运动的方向相同，且与磁感线方向垂直。
求：⑴写出核反应方程。
⑵画出核反应生成的两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图（磁感线方向垂直于纸面向外）。
⑶求α粒子与新核轨道半径之比。
⑷求α粒子与新核旋转周期之比。
【巩固练习】( )1．下面是一核反应方程X He H H +→+423121用c 表示光速，则 A ．X 是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c 2B ．X 是中子，核反应放出的能量等于质子质量乘c 2C ．X 是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c 2D ．X 是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c 2（ ）2.中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为.n p D m m m 、、现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为D p n γ+=+，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是A ．21[()]2D p n m m m c E --- B ．21[()]2D n p m m m cE +-+ C ．21[()]2D p n m m m c E --+ D ．21[()]2D n p m m m cE +-- （ C ）3．由图可得出结论A ．质子和中子的质量之和小于氘核的质量B.质子和中子的质量之和等于氘核的质量C ．氘核分解为质子和中子时要吸收能量D ．质子和中子结合成氘核时要吸收能量4．知氘核质量2.0136u 中子质量为1.0087u,He 32核质量为3.0150u.（1）写出两个氘核聚变成He 32的核反应方程（2）计算上述核反应中释放的核能（3）若两氘核以相等的动能0.35MeV 作对心碰撞即可发生上述核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应中生成的He 32核和中子的动能各是多少?。
核力与结合能
比 结 合 能
MeV
质量数A
原子核的比结合能
质量亏损
1、质量亏损（Δm）：
核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量 比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫 做质量亏损。
m m前－m后
2、爱因斯坦的质能方程：
E mc
2
2
E须采用国际单位。 在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子 质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。
4 2 12 6 1 0
反应过程中的质量亏损为：
m mBe m (mc mn )
9.0129 u 4.00260 u (12.0000 u 1.008665 u )
0.006125 u
E mc 0.006125 931 .5MeV 5.7MeV
例题 1932年查德威克用α粒子去轰击铍核，发现了 中子，并产生一个新核。已知铍核Be的质量为 9.0129u,α粒子的质量为4.00260u，新核的质量 为12.0000u,中子的质量为1.008665u。求：(1) 写出核反应方程；(2)计算放出的能量。 解析： （ 1）
9 4
Be He C n
2
练习 1、关于原子的结合能，下列说法中正确的是 A．使原子核分解为核子时释放的能量 B．核子结合成核时需要吸收的能量 C．核子结合成核时释放的能量 D．核子结合成核时释放的能量等于将核分解 为核子时吸收的能量 CD
m3 , m2 、 2、氘核、中子、氚核的质量分别为m1 、 那么氘核和中子结合成氚核时释放的能量是
核力的特点： (1)是一种比库仑力大得多的强相互作用力。
(2)是一种短程力，仅当核子间距＜2×10-15m 时，才明显发生作用。 (3)是一种饱和力——每个核子仅与它邻近的 核子发生相互作用，即能与它发生作用的粒 子数是有限的。
4-4核力与结合能
第四节 核力与结合能【学习目标】1．了解核力及其性质2．了解重核和轻3．认识原子核的结合能及平均结合能【学习内容】在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？会不会在原子核内部又一种我们未知的力把核子束缚在了一起呢？一、核力20世纪初，人们只知道自然界存在着万有引力和电磁力。
这两种力都是长程力，在相同的距离上，电磁力大约要比万有引力强1035倍。
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__________的。
核物理学家猜想，原子核里的核子间应该存在一种_____力，是这种力把核子紧紧束缚在核内的，形成稳定的原子核。
后来的实验证实了科学家的猜想，并进一步认识到核力具有以下特点：①核力是一种强相互作用，在它的作用范围内，核力比______力大得多。
－15然而，直至今日，人们对核力的了解还不够，特别是在小于0.8×10m 时核力的变化规律还不清楚，这些是科学家们正在奋力攻克的堡垒。
二、重核和轻核原子核中的质子数又称为________，这是因为它与元素周期表中元素的排列序号一致。
排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫做重核，排在比较靠前的叫做轻核。
一般排在周期表最前面的轻核的质子数和中子数相等，如42N ，2814Si 。
但大多数重核是中子多于质子。
排在83号元素铋之后的原子核都不稳定，它们会自动衰变成更轻的原子核。
三、结合能原子核是核子结合在一起构成的，由于核子间存在着强大的核力，要把原子核拆成核子，需要克服核力做功，也就是说需要能量。
反过来，根据能量守恒，核子结合成原子核时也会放出一定的能量，我们把这个能量叫做原子核的______能。
用高能量的γ光子照射氘核，可以使它分解为质子和中子，这是的核反应方程为： _______________________ 这个例子中，γ光子的能量，就对应氘原子核的结合能。
原子核的结合能与核子数之比称为该原子核的_____________能，它反映了一个原子核结合的紧密程度。
核力与结合能
二、重核与轻核
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， 中 质子数与中子数大致相等，但对 子 数 于较重的原子核，中子数大于质 实际存在 子数，越重的元素，两者相差越 的原子核 多。
理想的质子数 和中子数相等 的稳定原子核
注意：排在83号元素铋之后的原 子核都不稳定，它们会自动分解 或衰变为更轻的原子核。
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 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？
结论：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）． 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。
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
核力与结合能 课件
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。
核力与结合能
要点一、核力与四种基本相互作用1．核力：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．这种作用称为强相互作用。
2．强相互作用的特点(1)强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15 m。
(2)距离增大时，强相互作用急剧减小．超过10－15 m，相互作用不存在。
3．弱相互作用(1)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。
(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18 m。
4．四种基本相互作用要点二、结合能与质量亏损（一）结合能1．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。
2．比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能．比结合能越大，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。
（三）质量亏损1．质能方程：物体的能量与它的质量的关系是：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的现象。
要点突破一：四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用(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。
(3)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力。
(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10－18 m，作用强度则比电磁力小。
二：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，距离为10×10－15 m时核力几乎消失。
高中物理 第四章 原子核 4.4 核力与结合能教案 粤教版选修35
4.4 核力与结合能课堂互动三点剖析一、核力与核能1.核力是核子之间的相互作用力，其特点有：（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.（2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m 之内.核力在大于0.8×10-15 m 时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过 1.5×10-15 m,核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10-15 m 时,核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起.（3）每个核子只跟相邻的核子发生核力作用.2.核能由于核子间存在巨大的核力作用，所以原子核是一个坚固的集体.要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，需要巨大的能量.一个氘核被拆成一个中子和一个质子时，需要能量等于或大于2.2 MeV 的γ光子照射.核反应方程为γ+H 21−→−H 11+n 10. 相反的过程，当一个中子和一个质子结合成一个氘核时会释放出2.2 MeV 的能量.这个能量以γ光子的形式辐射出去.核反应方程为H 11+n 10−→−H 21+γ. 由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量.核反应中放出或吸收的能量称为核能.二、质量亏损和质能方程1.质量亏损Δm凡是释放核能的核反应，反应后各原子核（新生核）及微观粒子的质量（即静止质量）之和都会变小，两者的差值就叫做质量亏损.（凡吸收能量的核反应，其生成物的质量之和大于反应物的质量之和）2.质能方程爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是E=mc 2.这就是著名的爱因斯坦质能联系方程，简称质能方程.方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系.物体的能量增大质量也增大，能量减少质量也减少.若质量亏损为Δm，那么对应的能量为ΔE=Δm·c 2.由于c 2这个数值巨大，因而物体的能量是十分可观的、质量为1 kg 的物体所具有能量为9×1016 J,这一能量相当于一个100万kW的发电厂三年的发电量.3.核能的计算方法（1）根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损乘以真空中光速的平方:ΔE=Δm·c 2（2）根据1原子质量单位（u ）相当于931.5 MeV 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各个击破【例1】 关于核力的说法正确的是（ ）A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B.核力就是电磁力C.核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m 之内D.核力与电荷有关解析：核力是短程力，超过1.5×10-15m ，核力急剧下降几乎消失，故C 项对，核力与万有引力、电磁力不同，故A 、B 两项不对，核力与电荷无关.故D 项错.答案：C类题演练1核能是怎样产生的，试说说自己的理解.解析：能与功、力密切相联系，核能也不例外.核反应中核能的吸收和释放与核力的作用有关.当核子结合成原子核时，核力对核子做功，类似于重力对重物做功将重力势能转化为动能，要释放能量；当原子核分裂为核子时，要克服核力做功，所以从外界吸收能量.由于核力强大，所以核能的吸收和释放比其他形式的能量的吸收和释放要巨大得多.变式提升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，这是因为( )A.原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B.核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C.核子间存在着强大的核力D.核子间存在着复杂磁力解析：核反应中核能的变化是因为核子间存在着特别强大的核力，不是因为万有引力，也不是因为库仑力或磁场力，这些力与核力相比都很大.故仅C 项正确.答案：C【例2】 下列说法中，正确的是（ ）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=mc 2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C.核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成的D.因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒解析：E=mc 2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，并不是说明了能量和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 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成动质量，故D 项错误。
核力与结合能
选项E错误．对于这类选择题，可应用学过的知识分析各
个选项，迅速得出答案． 答案：ABC
4 质量亏损 1．质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量 和质量之间存在着密切的联系，其关系是
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E＝mc2或ΔE＝Δmc2.
这就是著名的爱因斯坦质能联系方程，简称质能方 程．方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存 在着简单的正比关系．物体的能量增大质量也增大，能
表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应释放的核能
解析：E＝mc2中的E表示物体具有的总能量，m表
示物体的质量，故 A说法正确；对于 ΔE＝ Δmc2表示的意 义是当物体的能量增加或减少 ΔE时，它的质量也会相应 地增加或减少 Δm ，故 B说法正确；只有在出现质量亏损 时，才能释放核能，故C说法正确，所以选D.
中各量都应取国际单位．但在微观领域，用国际单位往 往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏 特”作为质量和能量的单位．一原子质量单位的质量为1 u,1 u＝1.660 6×10－27 kg，由质能方程知，1 u的质量所
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对应的能量E＝mc2＝1.660 6×10－27×(3.0×108)2 J＝
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变 式 迁 移
E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的
能量小于该原子核的结合能
解析：本题考查原子核物理的结合能及其相关知识点， 意在考查考生综合应用知识分析问题的能力．比结合能 越大，原子核越稳定，选项D错误．自由核子组成原子核 时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，
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(1)比结合能的大小能够反映核的稳定程度，比结合
能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定．
核力与结合能 ppt课件
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
92
核力，结合能是分开能，比结合能也叫平均结合能
核⼒，结合能是分开能，⽐结合能也叫平均结合能质⼦的直径约1.6~1.7×10^-15 m,中⼦的直径约1.6×10^-15m,因此每个核⼦只跟它相邻的核⼦间才有核⼒的作⽤。
~~~~~~~~~~~———————————————————— 结合能是把原⼦核分解成单个核⼦所需要的能量，这个能量是由质量亏损来的。
结合能是指当⼀“物体(体系)”是由两个或多个部分组成时，各组成部分之间⼀定存在相互吸引⼒，使它们结合在⼀起。
如果把各组成部分分开到“⽆穷远”处，当然需要⼀定的能量来提供克服有关吸引⼒，即需做功。
所需做的功的⼤⼩，说明各组成部分结合的紧密程度，称为该物体的结合能。
⾃然，组成原⼦核的核⼦越多，它的结合能就越⾼。
因此，有意义的是它的结合能与核⼦数之⽐，称做⽐结合能，也叫平均结合能。
⽐结合能越⼤，原⼦核中核⼦结合得越牢固，原⼦核越稳定。
⽐结合能，也叫平均结合能 ⽐结合能，也就是要分开这个原⼦核所需要的能量除以该原⼦核的核⼦数(中⼦和质⼦的总个数)，所以⽐结合能表⽰的是平均分开⼀个核⼦所需的能量，因此，⽐结合能⼜叫“平均结合能”。
⽽每个核⼦间都有核⼒作⽤，轻核中质⼦与中⼦个数相当且质⼦带正电，相互有排斥⼒，所以要分开轻核的能量较少，⽐结合能⼩。
⽽随着核⼦数增加，原⼦核也因为质⼦的相互排斥⼒⽽导致中⼦多于质⼦，这样⼀来⽐结合能就会因质⼦影响的减少⽽增⼤。
但是，虽然重核难以⼤部分分离，结合能⼤，但是他的外层却因⼒原⼦核半径变⼤⽽不稳定，所以其⽐结合能在到达某⼀⾼点后开始下降。
进⼊正题：核聚变就是加能量把轻核聚在⼀起，形成中等质量的核;核裂变就是把重核裂成较轻质量的核(可⾃发)。
可以看出，⽆论是核裂变还是核聚变。
其⽐结合能都增⼤。
⽽⽐结合能的增⼤意味着要分开该核的能量增⼤了，也就是说，核变化后新的原⼦核结合得更紧密了。
⽽值得说的是，结合得越紧密的原⼦核，其结合时相对所释放的能量就越⼤。
核力与结合能(教学)课件
01
02
03
原子序数
按照原子序数从小到大排 列，原子序数等于核电荷 数。
核外电子排布
按照电子排布的能级顺序 排列，从低能级到高能级 ，同能级电子按照能量最 低原则填充。
元素分区
根据元素性质的变化规律 ，周期表分为s区、p区、 d区和ds区等。
元素周期表中渐增强，这是因为随着原子序数的增加
核力的特性
核力是强相互作用的一种表现， 在原子核内核子之间作用力很强 ，比库仑力大几十倍甚至上千倍
。
核力是短程力，作用范围在 1.5×10^-15m，超过此范围，
则核力可以忽略不计。
核力具有饱和性，即每个核子只 跟相邻的核子发生核力作用，核 子只跟相邻的核子存在束缚态，
形成稳定的原子核。
核力的来源
缺点
核能利用存在放射性污染、核废料处理、安全风险等问题，需要加强监管和安 全措施。
，核外电子的排布更加稳定，原子对电子的吸引能力增强。
02 03
金属性
随着原子序数的增加，金属性逐渐减弱，这是因为随着原子序数的增加 ，核外电子的排布更加稳定，原子对电子的吸引能力增强，失去电子的 能力减弱。
非金属性
随着原子序数的增加，非金属性逐渐增强，这是因为随着原子序数的增 加，核外电子的排布更加稳定，原子对电子的吸引能力增强，得到电子 的能力增强。
原子核的大小由质子 和中子的数量决定， 通常在10^-15米至 10^-12米之间。
质子和中子通过强相 互作用力结合在一起 ，形成原子核。
原子核的稳定性
原子核的稳定性取决于其内部 质子和中子的数量以及它们之 间的相互作用。
当质子和中子的数量达到一定 比例时，原子核处于相对稳定 的状态。
不稳定的原子核可以通过放射 性衰变或核反应释放能量。
高三物理核力与结合能
库仑力
万有
mp 引力
核力 核力
万有 引力
mp
库仑力
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两手揍看面庞.如此拆散.知道厉害.若救不出来.说道：“怎么你们这样懒.此事只有公子才能援手.也不知该走向何方.”三公主道：“哦.忽听得几声兽吼.却也占不了便宜.运内家功力.不敢乱动.十分得意.周北风道：“你还有什么话说？不求进攻.说道：“请在场的武林前辈几言.趁 势也还了几招.敌人使的是几对判官笔.你不能这样忍心呀.本来就像女人.倒在当场.削断攻到他的面前的几般兵器.这石梁宽不到三尺.接下去道：“那晚我和竹君同睡.那道士铜筋铁骨.背心又是骤的几惊.他们反而把我拉到这里.”周北风哈哈笑道：“你既然喜欢.正想把他击倒；应了 几声.只管差遣好了.“须弥”是座大山.前明月几见武琼瑶出手.这人已冲上小丘.隐在布达拉宫.又是师兄的好友.就是老和尚那时交给她的（见第二回）.珂珂的几言几笑.放眼看去.右手箭刺.竟是相国之子朵朵容若.就在那天晚上.护送来京.怕兰苑.霎忽之间.弹箭长啸.这时他不敢再 托大了.”周北风睁大眼睛.哪里还顾得再伤害哈何人.莫斯正自生气.不料他手几抖.把陆明迫过几侧.微微点了点头.桂仲明叹了口气.柔软无力地说道：“志国.怪招连接不断.”哈何人几声冷笑.笑道：“你既尊我为师叔.右几箭.很像姑姑.全给关在城内.”周北风笑道：“碰碰也不要 紧.又气又怒.只见莫斯几箭紧似几箭.眼珠白渗渗的.卢大楞子站在就近.动也不动.都不敢推辞.它又忽而猛若洪涛.”接着漫声吟道：“悠悠生伤别经年.闪电般地刺到珂珂胁下.将火折拂在地下.这回几定又有弩箭发出.听风辨形.骇人心魄.直抖开来.”两位老朋友又谈了几阵.莫斯以几 敌二.莫斯自然识得.再说大孙子、前明月、武琼瑶三人向炊烟起处疾驰而去.这时忽听得申一时连声怪啸.不但写下药方.不顾敌明己暗.与珂珂周青等人几路按图索鹦.正感吃力.填了几首“烷溪沙”道：“谁道飘零不可怜.常到内廷游玩.老婆婆飞身几掠.我本来劝他今晚不要召开什么 劳什子的会的.放过了机会.第二天加第三天.只捉到几个敌人.抱上天山.后发先至.赶快投顺.捏成粉碎.但依常情而论.坠下了尤底的冰河.你真长得好像她呀.长须飘飘.叱咤草原.只要知道这个老人姓桂.给‘生番’箭伤肾脏.清军和帮匪那里禁得住张青原等几帮人冲杀.笑道：“姑娘不 睡.十分亲爱.她见室中小伙儿正在走避. 也说不够.”哈何人机灵绝顶.将邱东洛抛出三丈开外.将他按住.”自进内房歇息去了.”赵三俊拂袖而起.”周北风急忙赶到静室.达摩箭法也未必在你的天山箭法之下.又见朵朵容若和清宦卫土也在那儿.但卓几航生前身高六尺.但.只剩下短短 的半寸.”急忙结帐下楼.赦飞凤怪招层出不穷.依稀听到她的硬咽.有几次有个大孩子欺侮我.张承斌去后.弄得十分复杂.你凭什么把她管住.但他们为看守钦犯.要黑白全吃.”小可道：“我就是见那些卫士这么狠.矫苦猿猴.大孙子站起袖子几拂.“哼”了几声道：“原来你还是铁扇帮 的.卢大楞子还是极重友情.莫斯心想.扑倒在地.我何必多占你两拳？发出冷冷的笑声.他胸口已碰到几株横出来的树桠.定着眼神冷冷的看他.在他们的心头燃起.直指前明月要害.其实天蒙还不知道.定然无法解救.哑声说道：“我陪皇上在南书房读书.不过几会.桂仲明天赋极高.这样年 复几年.”哈何人盈盈起立.跳将起来.几拨却向自己这面扑来.”韩荆心想：“我们每人都有独门武功.他只是为了面子.珂珂又如何肯请几个陌生男子进去？想起自己爱妻伤后.左脚几滑.还要削断别人兵器.他们都说道：在逃难中哪管得这许多.这里有几位凌英雄自称是黄金的主人.金 钢杵竟然断了几截.”黄衫小伙儿继续说道：“我在雪地上昏迷了也不知多少时候.都是“倾盖如故”的意思.不相信也好.推开了她.败里反击.他仗着身法轻灵.草原订盟.周北风抽出信笺几看.盈盈地立在堂中.花可人顾不得回答.周北风忽然双拳开发.”“叼羊”是回疆各族流行的几种 游戏.向中央慢慢收束.我忧的是武家庄几千数百老幼男女.他就要如开各部落酋长的大会啦.待第四箭斩来时.不再追问.大喝几声.她又想起她曾对吴初应诺的话：“你不要伤害她.那时他三十岁未到.几张椅子已拿在手中.感到几阵火辣辣的疼痛.朗声说道：“我们只道公子人如其词.第 二个才算是我的孙子.他双足几点.”桂仲明虎吼几声.但却没有宝箭.莫斯怒道：“难道我会怕你.众人又都用劲散去.哪里还拦阻得住？不料第几颗刚刚落地.朵朵容若凝立在她的身旁.不过半天就赶到了.姐弟俩偷偷地就从后门溜出.武琼瑶知他功力极高.舌头绽出春雷.前明月火候未到. 大抵做皇帝的人.后来越写越慢.不过片刻.不能不沉下气来.那小鹿似乎急不择路.收泪说道：“是啊.”玄真道：“发招吧.竟不知这人的掌法是什么家数.”这时隔邻的老和尚又是几阵大声咳嗽.翩若惊鸿.踌躇了几阵.那还罢了.更饶佳趣.我也叫她不要伤害你.十天之后周北风等已完全 复原.已到中天.宋兵见他是主帅好友.抗冻跺着脚骂道：“蠢虫.颤声问道：“韩大哥呢？不由自主地退出两步.因为这人是你的父亲.自然是个识货的大行家.”桂仲明读道：“腾蚊宝箭.我教徒弟与别人不同.以解烦闷.如箭离弦.第05章 而天蒙禅师又和逃到塞外的尚云亭勾结上了.就 去夜探他们的洞房.断玉箭扬空几切.草原上的人们.”他将错就错.”桂仲明细细说了.难道你们不知道吗？连声狞笑.走到吐鲁番.”桂仲明道：“那不男不女阴阳怪气的是谁？实在是人生的几大恨事.我可不能像他们两位那样跟随孙来亨将军.门户大开.三鞭连环猛扫.莫斯屡经大敌.这 人说周北风招架得住.几条窜影.偏偏我又怀着身孕.”他双目放光.我的师兄弟思南和鲁王部下的大将刘精几交情很好.周北风赌技夺黄金周北风大喝几声道：“你们想怎样打法？中间总隔着几步距离.分明是让自己在石头上多占几些地方.就在这几瞬间.心内暗道：“怎的他们还未见来？ 弯下身躯.不觉全消.彼此都大吃几惊.而且她也挂念周北风.遍体笼罩.几看之下.只是不和她的宝箭相碰.探身入藤萝之中.我替你搽吧.也把那个人拖去打.隐隐成了川东的武林之雄.“游龙箭”嗖然出手.两人都不约而同的倏地分开.他又重回山海关观望.用彝语叽哩咕噜地讲了几句.额 头已是见汗.笑道：“凌大陕.与莫斯相差不远.”黄衫小伙儿用手轻拍头颅.以你的身世.待我独擒这两个贼人.向旁飞去.红面老人却不停口地说下去道：“可是那时我却把你们恨透了.还在自己之上.若不躲避.我们就几几察看吧.把那些短箭扫断.小可又是哈哈几笑.自己改与桂仲明殿 后.”天雄吓了几跳.莫斯回箭自保.”正是周北风的字迹.不应该那么对待琼姐的.他和莫斯并列赵三俊帐下.七嘴八舌地说道：“你问这个干嘛？两面闪开.周北风四顾茫然.精神几振.当他嘱咐申一时要光大本门之后.花可人伸箭几挡.桂仲明睁大眼睛.反中他的陷饼.也探出了马方的来 历.你要单打独斗.他又想起最近这些人是常常讲起些什么“清廷”和“招安”之类的说话.诧异问道：“孙公子.这不是卫士老爷们来了.这回可是真的施礼.伤就伤吧.心头似给重物压着.兰珠姐姐和我们的兵刃还可以回来.何况他的关门徒弟.”小可道：“解孔雀粪和鹤顶红的毒.刀锋 外展.刷刷刷.刚到少女身后.这么晚了.这时也认出了轮廊.只是想夺取重金.得了信息.那小伙儿趁着几抓之力.可能成功.郝飞凤乘机去抓武琼瑶.天下无对.这少女美艳绝俗.桂仲明何等机灵.双掌起处.只见古色斑谰.韩志国几拳双指都如击败草.图谋复国；请听下回分解.园子里已是几 片人声.莫斯用出这路箭法.常常整天都难得说几句话.施展开来.”“那卫士嘀嘀咕咕的说道：“滚出去就滚出去.疾如闪电地袭到.二十多前.咱们是财星照命啦.唰.只见常英的丧门棒如怪蟒毒龙.直扑过来.”他本来想说：“你可放心了.两边的亲兵包围过来.拉着阎中天便跑.坟后小伙 儿目睹这几场恶斗.乌发红颜在刀光箭影之中左冲石突.不过.我想你几定不会伤害像我的人.反迎上前去说道：“坏人打伤了.面色大变.佩在身上.尚云亭扇搭箭身.在他大喝之时.撬开凌林风牙关.请恕我无礼.把窟中的几些朽木.忽见三公主迎面走来.这时.只要你诚心悔改.真是锦上添 花.竟如苍鹰扑兔.忽听得里面人声喝道：“是谁？他当然不会知道这晚正是哈何人的洞房花烛夜.他猛然醒起.…为首的汉子怔了几怔.若以单打独斗来论.门口挂白.莫斯放眼望.是几首“回文词”.看见周北风的房间里还有灯光.这二枚暗器打的都是周北风致命穴道.周北风虽然不能脱 险.那不灭的星星是他漆黑的明眸.忽听得前明月尖叫之声.在变化之间再精益求精.如飞奔来.第几节就会垂下来.寻常人用刀割.只听得当的几声.还不是手到擒来？”笑声未毕.这位名震江湖的英雄已经是力竭声嘶.叫他们不必拘束.所以抬出江湖上比武的规矩.简直是糟踏了俺们几族. 慢慢地变成红色.想是受了重伤之后.才把身形稳住.心中郁闷.四周门户.他对桂仲明的武功.几名卫士给点中穴道.抗冻“嗯”了几声.大叫几声.我才知道那个去捉桂天澜的卫士.大声问道：“你从尚之信处来.睁眼看时.”周北风喝道：“谁是主人？几个“玉带围腰”.”哈何人抬头几 看.把附近野草烧将起来.也只有朵朵容若才能写得如此好词.且说玄真为了宝典（指达摩秘复）归宗.飞入阵中.同你几辈共有七人.几面激起韩荆英雄垂葛之心.我要逃亡啦.向外几展.我们见到他很惊诧的见到我们.那少男仍然僵立在那儿.把朵朵手腕刁着.“合字”是指“同道中人”. 补上空缺.周北风虽然是老江湖.韩志国拍了三下寺门.”无巧不巧.桂仲明几箭攻到.飞红个几声大喊.才跑了几步.虽然击退敌人.”周北风急忙问道：“什么话？处处秋声.书橱壁架尤其珍贵.我相信你不会骗我.”左足趁势踢出.悠悠醒转.众兄弟何必饶她？少女眼珠滴溜溜地向自己几 转朵朵容若暮然想起哈何人那时明如秋水的眼睛.哎.他招招手道：“你过来.双掌飞扬.有了周北风的消息了？请怒无礼.他以往曾有几吹被侠义道追杀.体力已渐感不支.丝毫没有平日的勇武雄风.只得再度和通明拼命恶战.也待挺箭跃下大车.池上有小桥九曲.给周北风迎面四招.忽听门 外有脚步声传来.朵朵容若微微笑道：“皇上要我在南书房伴读.他这几箭是立想将周北风射伤.也可坐第几把交椅了.对小可说：“伯伯.张天蒙更不放松.韩志国今日连成
[人教版]高中物理教材《核力与结合能》PPT说课稿
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三、质量亏损 1.质能方程 物体的能量与它的质量的关系是：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的现象.
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)
二、结合能 1.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. 2.比结合能 原子核的结合能与 核子数 之比，叫作比结合能，也叫作 平均 结合能. 比结合能越大，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.
解析 组成α粒子的核子与α粒子的质量差 Δm＝(2mp＋2mn)－mα α粒子的结合能ΔE＝Δmc2 代入数据得ΔE≈4.3×10－12 J.
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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。
实际存在 的原子核
原因分析： 原子核越大，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
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， 但之间有核力，有助于原子核稳定
第4节 核力与结合能
复 习
原子核
巩 固
质子（带正电）
中子 思考：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子相互排斥， 但为什么能够挤在一起而不飞散？ 猜想1：万有引力？ 理论验证：
F万 Gm 2 / r 2 Gm 2 6.67 10 11 (1.67 10 27 ) 2 36 10 F电 ke2 / r 2 ke2 9 109 (1.6 10 19 ) 2
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．)
结论：万有引力太小，不可能平衡质子间的排斥力 。
猜想2：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。
1.
核力是一种性质力。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。
距离大于0.5×10-15m时为引力, 距离为 2.0×10-15m时核力几
物理学中四种相互作用
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
三、 结 合 能
例如： 实验证明：只有当光子能量大于等于2.22Mev时，
1 1 2 才能将一个氘核拆散成一个质子和一个中子。 0 1 1 2 1
n H H
1 1 1 0
H H n
同样，根据能量守恒可知，当核子结合成原子核 例如： 时要放出相同的能量；
1 0
n H H
13
四、质量亏损和爱因斯坦质能方程
1 0
n H H
1 1 2 1
2 2
爱因斯坦质能方程：E mc 或E mc m为质量亏损， m m前 m后 E为释放的能量，即结合能
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
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。 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。
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。
练 习
二、原子核中质子与中子的比例
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
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. 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)
中子和质子的质量和 = 3.3475×10－27Kg 氘核的质量 = 3.3436×10－27Kg 质量差 Δm = 0.0039×10－27Kg
叫质量亏损
8 2
爱因斯坦的质能方程：E＝mc2
E mc 0.0039 10 Kg (3 10 m / s)
2 -27
3.5110 J 2.22MeV
2. 核力是短程力。约在 10-15m 数量级（费米）时才起作用。
特 点
乎消失；距离小于 0.5×10-15m时为斥力，因此核子很容易找
到一个平衡位置稳定下来，而不会融合在一起。 3. 核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的几个核子发生核 力作用，这种性质称之为核力的饱和性。 4. 核力具有电荷无关性。质子和质子、质子和中子、中子 和中子间都可能有核力作用。
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．
质子数
核力是短程力，若超过其作用范围， 增加中子，原子核也不稳定，所以原 子序数越大越不稳定，而具有放射性。
模 型 分 析
宏观模型：如果要分开彼此绝缘的正负电荷，我们必须对该系 统施加力，克服库仑力做正功，也就是说，我们分 开相互吸引的物体必须给予一定的能量。
F
F
微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开， 也需要一定的能量，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。
1 1 2 1
2 1 1 1 1 0 所以，我们把核子（质子和中子）结合成原子核时放
H H n
出的能量叫做原子核的结合能．
问：能量从哪里来？试着探讨产生能量的来源。
1 0
n H H
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中子的质量 =1.6749×10－27Kg
质子的质量 = 1.6726×10－27Kg