5.3核力与结合能课件 -2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册
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核子之间存在着一种很强的力——核力
核力的作用距离很短，是一种短程力
短程力：约在10-15m量级时起作用
核力属于强相互作用力，是自然界四种基本相互作用之一
万有引力
一切物体之间的万有引力是自然界的一种基本相互作用，地面上物体所受的重力 就是万有引力在地球表面附近的一种表现。
电磁相互作用
两个电荷和两个磁体之间存在着相互作用，同性相斥，异性相吸。 其本质上都是电磁相互作用的不同表现
核反应方程
1.利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击原子核以产 生新的原子核，这个过程叫做核反应
（衰变是自发地产生新的元素） 2.在核反应过程中所放出或吸收的能量叫做反应能
3.核反应过程可以用核反应方程式来表述，方程两边总的质量数和 电荷数是守恒的
四种基本相互作用
核力
既然中子不带电，质子带正电，按照库仑定律， 核内质子会相互排斥，为什么质子能稳定束缚在 原子核里面呢？
质量变化时，表达式为：△E = △mc2
核反应时产生的结合能
反应前后质量之差
质量亏损
1.质量亏损：核子结合成原子核时，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。
中子 质子
原子核
能 量
质量亏损
△E = △mc2
小试身手
1. 两 个 氘 核 聚 变 产 生 一 个 中 子 和 一 个 氦 核 ， 已 知 氘 核 质 量 2.0136u，氦核质量3.0150u，中子质量1.0087u，试写出核反应 方程，并求释放的能量？
卢瑟福的学生查德威克在用射线轰击铍时产生了 一种能量较高，贯穿能力很强的中性粒子，并证 实了这就是卢瑟福预言的中子。
查德威克
中子的质量非常接近质子的质量
原子核的组成
质子 中子
1.原子核是由质子和中子组成的 2.组成原子核的中子和质子统称为核子
A Z
X
X:元素符号
Z:质子数 A:质量数（质子加中子）
求该核反应释放的能量。
E mc2 (mU mn ) (mBa mKr 3mn )c2 200MeV
12 H
2 1
H
3 2
He
01n
E 2mD (mHe mnFra bibliotek)c2 3.26MeV
2. (2013广东卷)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应
是
U 235
92
01n
144 56
Ba
89 36
Kr
3 01n
，下列说法正确的有(AC )
A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B .铀块体积对链式反应的发生无影响
C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
3.典型的核反应：
U 235
92
01n
144 56
Ba
89 36
Kr
301n
已知 mU 390.3139 1027 kg ， mn 1.6749 1027 kg，
mBa 234.0016 1027 kg ，mkr 152.6047 1027 kg，
5.3核力与核反应方程
粤教版（2019）选择性必修三
质子的发现 1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核实验
通过轰击，发现了一种新的粒子，这种粒子带有一个单 位正电荷，质量与氢原子的质量相近。
用类似的方法，从其他元素的原子核中也找到了这种粒子，人们把 这种粒子叫做质子
中子的发现
人们发现大多数原子核的电荷数只有质量数的一半，因此卢瑟福预言核 内还有另一种质量跟质子差不多但是不带电的粒子——中子
2.比结合能： 原子核的结合能与其核子数之比，称为比结合能. 也叫平均结合能。
（1）比结合能越大，原子核越稳定.
(1)由图可知，中等质量原子核的 比结合能大，原子核比较稳定,轻 核和重核的比结合能都比中等质 量的原子核小。
结合能的计算
那如何计算结合能的大小呢？
爱因斯坦指出了物体的能量与它的质量的
关系 E = mc2
弱相互作用
四种基本力中第二弱的、作用距离第一短的一种力。它只作用于电 子、夸克、中微子等费米子，并制约着放射性现象，而对光子、引 力子等玻色子不起作用。
如：β衰变中放出电子和中微子，电子和中微子之间只有弱力作用
弱相互作用力也是短程力，约在10-18m量级时起作用
统一四种基本相互作用力，是物理学家的美好愿望
结合能 核子之间存在着强相互作用力核力
核子结合所放出的能量称为结合能
比结合能
思考：如果结合能越大，就说明把原子核分开，所需要的能量越大，是不是就意味着原 子核越稳定吗？
比结合能= 结合能 核子数
原子核越大 →核子个数越多 →原子核不一定稳定
平均到每一个核子的结合能大小来反应原子核的稳定性。
比结合能
核力的作用距离很短，是一种短程力
短程力：约在10-15m量级时起作用
核力属于强相互作用力，是自然界四种基本相互作用之一
万有引力
一切物体之间的万有引力是自然界的一种基本相互作用，地面上物体所受的重力 就是万有引力在地球表面附近的一种表现。
电磁相互作用
两个电荷和两个磁体之间存在着相互作用，同性相斥，异性相吸。 其本质上都是电磁相互作用的不同表现
核反应方程
1.利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击原子核以产 生新的原子核，这个过程叫做核反应
（衰变是自发地产生新的元素） 2.在核反应过程中所放出或吸收的能量叫做反应能
3.核反应过程可以用核反应方程式来表述，方程两边总的质量数和 电荷数是守恒的
四种基本相互作用
核力
既然中子不带电，质子带正电，按照库仑定律， 核内质子会相互排斥，为什么质子能稳定束缚在 原子核里面呢？
质量变化时，表达式为：△E = △mc2
核反应时产生的结合能
反应前后质量之差
质量亏损
1.质量亏损：核子结合成原子核时，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。
中子 质子
原子核
能 量
质量亏损
△E = △mc2
小试身手
1. 两 个 氘 核 聚 变 产 生 一 个 中 子 和 一 个 氦 核 ， 已 知 氘 核 质 量 2.0136u，氦核质量3.0150u，中子质量1.0087u，试写出核反应 方程，并求释放的能量？
卢瑟福的学生查德威克在用射线轰击铍时产生了 一种能量较高，贯穿能力很强的中性粒子，并证 实了这就是卢瑟福预言的中子。
查德威克
中子的质量非常接近质子的质量
原子核的组成
质子 中子
1.原子核是由质子和中子组成的 2.组成原子核的中子和质子统称为核子
A Z
X
X:元素符号
Z:质子数 A:质量数（质子加中子）
求该核反应释放的能量。
E mc2 (mU mn ) (mBa mKr 3mn )c2 200MeV
12 H
2 1
H
3 2
He
01n
E 2mD (mHe mnFra bibliotek)c2 3.26MeV
2. (2013广东卷)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应
是
U 235
92
01n
144 56
Ba
89 36
Kr
3 01n
，下列说法正确的有(AC )
A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B .铀块体积对链式反应的发生无影响
C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
3.典型的核反应：
U 235
92
01n
144 56
Ba
89 36
Kr
301n
已知 mU 390.3139 1027 kg ， mn 1.6749 1027 kg，
mBa 234.0016 1027 kg ，mkr 152.6047 1027 kg，
5.3核力与核反应方程
粤教版（2019）选择性必修三
质子的发现 1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核实验
通过轰击，发现了一种新的粒子，这种粒子带有一个单 位正电荷，质量与氢原子的质量相近。
用类似的方法，从其他元素的原子核中也找到了这种粒子，人们把 这种粒子叫做质子
中子的发现
人们发现大多数原子核的电荷数只有质量数的一半，因此卢瑟福预言核 内还有另一种质量跟质子差不多但是不带电的粒子——中子
2.比结合能： 原子核的结合能与其核子数之比，称为比结合能. 也叫平均结合能。
（1）比结合能越大，原子核越稳定.
(1)由图可知，中等质量原子核的 比结合能大，原子核比较稳定,轻 核和重核的比结合能都比中等质 量的原子核小。
结合能的计算
那如何计算结合能的大小呢？
爱因斯坦指出了物体的能量与它的质量的
关系 E = mc2
弱相互作用
四种基本力中第二弱的、作用距离第一短的一种力。它只作用于电 子、夸克、中微子等费米子，并制约着放射性现象，而对光子、引 力子等玻色子不起作用。
如：β衰变中放出电子和中微子，电子和中微子之间只有弱力作用
弱相互作用力也是短程力，约在10-18m量级时起作用
统一四种基本相互作用力，是物理学家的美好愿望
结合能 核子之间存在着强相互作用力核力
核子结合所放出的能量称为结合能
比结合能
思考：如果结合能越大，就说明把原子核分开，所需要的能量越大，是不是就意味着原 子核越稳定吗？
比结合能= 结合能 核子数
原子核越大 →核子个数越多 →原子核不一定稳定
平均到每一个核子的结合能大小来反应原子核的稳定性。
比结合能