高中物理 19.5核力与结合能详解
第十九章 第5节 核力与结合能
创新方案系列丛书
高中同步新课标·物理
创新方案系列丛书
1.比结合能曲线 不同原子核的比结合能随核子数变化图线如图所示。
从图中可看出，中等质量原子核的比结合
能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量
的原子核要小。
高中同步新课标·物理
创新方案系列丛书
2．比结合能与原子核稳定性的关系 (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 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。
高中同步新课标·物理
创新方案系列丛书
[典型例题] 例 2.一个锂核37Li受到一个质子的轰击，变成两个 α 粒子。已知质子的质量是 1.673 6×10－27 kg，锂核的 质量是 11.650 5×10－27 kg，氦核的质量是 6.646 6× 10－27 kg。 (1)写出上述核反应的方程； (2)计算上述核反应释放出的能量。(保留 3 位有效 数字)
高中同步新课标·物理
创新方案系列丛书
(2)利用原子质量单位 u 和电子伏特间的关系 计算
①原子质量单位 u 和电子伏特间的关系：1 u 相当于 931.5 MeV；
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。
高中同步新课标·物理
创新方案系列丛书
解析：粒子结合前后的质量亏损为 Δm＝2mH＋mn－mHe＝0.020 904 u 由于 1 u 相当于 931.5 MeV，则结合能为 E＝0.020 904×931.5 MeV≈19.472 1 MeV ≈3.115 5×10－12 J
2017高中物理第十九章原子核5核力与结合能课件
答案:ABC
核能的计算方法和步骤 知识链接 核能的计算是原子物理的重要方面和高考的热点问题,其基本 方法: 1.根据质量亏损计算,步骤如下: (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 E=mc2 或 ΔE=Δmc2 计算核能。 (3)计算过程中 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)正确写出核反应方程或明确题设的核反应方程中各原子核、 粒子的个数; (2)以原子质量单位(u)为单位,计算反应前后的质量差(即质量 亏损)Δm(u); (3)根据爱因斯坦质能方程直接应用公式 ΔE=Δm(u)× 931.5 MeV 来计算核能。
0 核反应方程为 -1 e+1 e→γ+γ。 0
答案:1.02 MeV
类题试解 一个锂核(7 Li)受到一个质子的轰击,变成两个 α 粒子。 3 (1)写出这一核反应方程; (2)已知氢原子的质量 mH=1.673 6× 10-27 kg,一个锂原子的质量 m=11.650 5× 10-27 kg,一个氦原子的质量 mα=6.646 6× 10-27 kg,求释 放的能量是多少?
简答:原子核之间存在着巨大的核力,使小小的原子核蕴藏着巨 大的能量,当发生核反应时就会释放巨大的能量。
预习导引
一、核力与四种基本相互作用 1.什么是核力 组成原子核的核子之间有很强的相互作用力,使核子能够克服 库仑斥力而紧密地结合在一起,这种力称为核力。 2.核力是短程力 核力是一种强相互作用力,在它的作用范围内比库仑力大得多; 核力是一种短程力,作用范围仅局限于 1.5× 10-15 m,在大于 0.8× 10-15 m 时表现为引力,超过 1.5× 10-15 m 时,核力急剧下降为零;而距离小于 0.8× 10-15 m 时,核力为斥力。 3.核力的饱和性 每个核子只跟相邻的核子发生核力的作用。
19.5 核力与结合能(解析版)
19.5 核力与结合能学习目标1．知道核力及其作用过程。
2．了解原子核中质子与中子的比例。
3．掌握结合能与质量亏损。
重点：1．爱因斯坦质能方程的理解。
2．结合能和比结合能概念。
难点：1．对爱因斯坦质能方程的理解。
2．结合能的概念。
知识点一、核力与四种基本相互作用1．20 世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力（库仑力是一种电磁力）。
在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。
电磁力大约要比万有引力强1036 倍。
原子核里的核子间存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。
2．核力定义：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。
特点：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。
（2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m 之内。
核力在大于0.8×10－15m 时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。
（3）核力存在于核子之间，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。
1【特别提醒】核力与带电荷情况无关。
无论是质子间、中子间、质子和中子间均存在核力，且是相同的。
3．除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用（弱力），弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。
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。
4．四种基本相互作用力弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用：（1）弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力（2）强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力（3）电磁力：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，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体。
高中物理 19.5核力与结合能(探究导学课型)课件 新人教版选修3-5
提示:(1)×。核力是短程力,并且在大于0.8×10-15m而小于 1.5×10-15m时表现为引力,在小于0.8×10-15m时表现为斥力。 (2)√。核力是短程力,只发生在相邻的核子之间,这种性质称为 核力的饱和性。 (3)×。较大的原子核含有的中子数大于质子数。 (4)×。质量不能转化为能量,能量也不能转化为质量,质量只是 物体具有能量多少及能量转变多少的量度。
3.原子核中任意两个核子之间都存在核力吗? 提示:不是。核力是短程力,只有相邻的两个核子之间才存在核 力。 4.是否只有带电的质子之间存在核力,而中子之间不存在核力 呢? 提示:不是。核力与核子是否带电无关,质子与质子之间,质子与 中子之间、中子与中子之间都可以有核力作用。
5.四种基本相互作用各有什么特点? 提示:(1)强相互作用(强力):在原子核内,强力将核子束缚在一起, 是短程力。 (2)弱相互作用(弱力):弱相互作用是引起原子核β衰变的原因, 也是短程力。
2.原子核中的核子为什么能紧紧地束缚在一起,既不融合为一 体又不分散开? 提示:核力是短程力,约在10-15m数量级时起作用,当距离大于 0.8×10-15m时为引力,距离小于0.8×10-15m时为斥力,距离为 10×10-15m时核力几乎消失。所以在核力作用下,原子核内的 核子既不能远离散开又不致因为太近而融合为一体。
3.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。
1.判一判: (1)核力同万有引力一样总是相互吸引的。 ( ) (2)核力只发生在相邻的核子之间。 ( ) (3)较大的原子核中含有质子和中子的个数基本相同。( ) (4)质量可以转化为能量,能量也可以转化为质量。 ( )
高三物理核力与结合能
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· c2
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;
第五节 核力与结合能
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
核子靠什么力结合成原子核？ 原子核的半径约为10-15m , 只 相当原子半径的万分之一。在这 么小的空间里带正电的质子与质
子间的库仑斥力是很大，万有引
力太小，只有库仑力的 10-36 。而
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.
国际单位:
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。
三、结合能
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。
教法分析19.5 核力与结合能
第5节核力与结合能P90只是个示意图P90旁批：……物理学家一直梦想将自然界中的四种相互作用纳入某种统一的理论之中。
爱因斯坦为此做了大半生的努力，但没有成功。
1967年，温伯格和萨拉姆首先解决了弱力与电磁力的统一问题……科学的追求，审美的体验P91原子核中质子与中子的比例－－新内容一个质子与一个中子结合在一起是氢的一种同位素――氘。
两对质子－中子相结合就是氦，8对质子－中子的结合是氧。
这些都是自然界中存在的原子核。
这样质子数与中子数相等的结构，能够形成很大的原子核吗？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。
……可以设想，我们把质子与中子成对地放在一起，人工构建原子核，它的质子数与中子数相等。
人工核越来越大，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。
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。
P91结合能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。
结合能↓比结合能↓质量亏损↓核能。
高中物理选修3-5同步练习试题解析：19.5
高中物理选修3-5同步练习试题解析核力与结合能1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力解析：核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力，故D选项正确。
答案：D2．下列说法中正确的是()A．原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力B．对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用C．重核比中等质量的核更稳定D．两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力解析：只有相邻质子间才存在核力，A、D错误；中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，起到维系原子核稳定的作用，B正确；中等质量大小的核最稳定，C错误。
答案：B3．下列说法正确的是()A．自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应解析：核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒，其中质量数守恒并不是质量守恒。
核反应过程中往往伴随着质量亏损，并有能量变化。
若反应后质量减小，则释放出能量，反之则吸收能量，所以C选项正确。
答案：C4．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为能量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，并不是说明了能量与质量之间存在相互转化的关系。
高三物理核力与结合能(2019年新版)
库仑力
万有
mp 引力
核力 核力
万有 引力
mp
库仑力
； 明升体育,明升m88备用 明升,m88明升,M88 ；
闻单于不与汉合 颇言正历服色事 诸侯毕贺 何谓无故乎 百官自正 溃围北去 吴国既灭 燕王拜送于庭 天子从官不得食 有车丞相 阿顺苟合 伐越 亡在外四年复入 是不孝也；高皇帝曰：‘待之 孝惠帝兄也 臣原得少赐游观之间 田横亦得收齐 名山七 有益於助衰养老 得以接欢喜 恭 俭而好礼者宜歌小雅；鲁阳虎攻其君 责治粟内史 有文在掌曰“友” 秦将王翦破赵 乃敢饮 王之地一经两海 都尉韩说从大将军出窳浑 且为天下者不顾家 今上客有意存天下 今计举国不足以当秦 多有贤圣之才 与魏齐间行 受吾君命以出 壮又相爱 宋人请以赂陈 大吏持禄取容 随会曰： “昔文公之与楚战城濮 弃为兒时 攻济阳 好小善 武灵王自号为主父 若以力事我而无补吾缺者 使燕复修召公之法 子帝祖辛立 大馀五 复使贰师将军将六万骑 往来城上 失之子羽 恭敬爱人 四十八年 苍之免相後 三万骑击匈奴 皆涕泣 践朕位 七日而寤 至 闻其不宜子 秋涸冻 男女同 席 为生难 郭吉礼卑言好 以茅盖 再奏之 不用命 开禁仓以振贫穷 章邯之灭陈胜 二十年 乐而不安 信星昭见 亦各言其子也 曰：“公所事者且十主 出则有兵 将为人虏 今君王举玉趾而诛孤臣 是时任安为北军使者护军 解曰：“居邑屋至不见敬 出卯北 君且欲霸王 吏舍日饮歌呼 卫尉 竭、内史肆、佐弋竭、中大夫令齐等二十人皆枭首 诸吕惮硃虚侯 不可失也 先生留 ”帝曰：“虽然 宛左右以蒲陶为酒 黯褊心 元王召博士卫平告以梦龟状 小不伯 士人则韩王孙嫣 取之 履至尊而制六合 非壮丽无以重威 於是六国之士有宁越、徐尚、苏秦、杜赫之属为之谋 而长者不能 以刀剥之 甚壮 巡乖卜征 方会 皆多大县 封万户 鲁人也 不卫其足 与韩、魏共击秦
19.5核力与结合能
质量亏损
例题：请计算一下方程左右的质量
1 0
n H H
1 1 2 1
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
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
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。
三。结合能与质量亏损 （1） 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． (2)比结合能：原子核的结合能与 核子数之比称做比结合 能，也叫平均结合能。比结合能越大，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、最稳定。 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。 在数值上：结合能=当核子结合成原子核时要放出一定能量
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。 [名师点睛] 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。
3 4 1 1．氘核和氚核聚变时的核反应方程为2 H ＋ H → He ＋ 1 1 2 0 2 n，已知3 H 的平均结合能是 2.78 MeV ， 1 1H 的平均结合能是 4 1.09 MeV，2 He 的平均结合能是 7.03 MeV，试计算核反应
人教版高中物理选修3-5基础过关+对点训练：19.5 核力与结合能 Word版含解析
3．下列说法正确的是( )
A．质子数与中子数相等的原子核最稳定
B．若两个核子间的距离为1.2×10－15 m，则它们间的核力表现为引力
C．两个核子间的核力一定为引力
D．两个质子间的核力与库仑力一定是一对平衡力
解析：中等质量的原子核最稳定，但这些原子核内的质子数和中子数不一定相等，A错误；两个核子间的距离0.8×10－15 m<r<1.5×10－15 m时表现为引力，r<0.8×10－15 m时表现为斥力，B正确，C错误．一个质子可以受到多个质子对它的库仑力作用，而核力只发生在相邻的核子间，两个质子间的核力与库仑力不一定形成平衡力，D错误．
1.[2019·四川绵阳检测]关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )
A．原子核中质子数和中子数一定相等
B．稳定的重原子核里，中子数比质子数多
C．原子核都是非常稳定的
D．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力
解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数大的重原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和原子序数小的都没有中等质量的原子核稳定，故A、C错误，B正确．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m内，超过此范围，核力急剧减小，会小于库仑力，D错误．
答案：BC
2．如图，原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是( )
A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量
B．若D、，结合过程一定要释放能量
D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量
解析：由ΔE＝Δmc2可知，释放能量时生成物比反应物质量小，反之则大．根据题图可知，D、E结合成F，核子数不变，质量减少，释放能量，A选项正确．
19.5与19.6核力结合能与核裂变
〓
裂变
铀核的裂变 1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手 斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生 了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典 型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子， 其核反应方程是：
235 92
U n
1 +0
→141 56
Ba
92 + 36
Kr +3 n
1 0
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂 变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
二、质量亏损的理解
• 1、质量亏损并不是这部分质量消失或者质 量转变为能量。 • 2、物体的质量应包括静止质量与运动质量， 质量亏损是静止质量的减少，减少的静止 质量转换为和辐射能量相联系的运动质量。 • 3、辐射γ光子的动质量刚好等于亏损的质 量，所以严格讲：核反应前后仍然遵循质 量守恒和能量守恒。
一、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 子的总质量大于原来原子核的质量。 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。
原子弹
原子弹
“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨， 试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压， 致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上 形成一个巨大的弹坑．
在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿 色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的 动物全部死亡．
《核力与结合能》 讲义
《核力与结合能》讲义一、引言在探索微观世界的奥秘中，核力与结合能是两个至关重要的概念。
它们不仅帮助我们理解原子核的稳定性和结构，还在能源、医学、材料科学等众多领域有着广泛的应用。
接下来，让我们一起深入了解核力与结合能的奇妙世界。
二、核力核力是一种短程强相互作用力，它将原子核内的质子和中子紧密地束缚在一起。
这种力的作用范围非常小，只有约 10^－15 米，但强度却极大。
核力具有以下几个重要特点：1、饱和性每个核子只与其邻近的有限数量的核子发生相互作用，而不是与原子核内的所有核子都发生同等强度的相互作用。
这就像一群人在一个小房间里，每个人只能与身边的几个人有紧密的接触和相互影响。
2、强吸引力在一定距离范围内，核力表现为强大的吸引力，克服了质子之间的静电斥力，使得原子核能够保持稳定。
如果没有核力的存在，仅靠质子之间的静电斥力，原子核将会迅速解体。
3、短程性核力的作用范围很小，超出这个范围，核力迅速减小为零。
这使得原子核的大小有了一个相对明确的界限。
4、非有心力核力不是简单的中心力，即力的大小和方向不仅取决于两个核子之间的距离，还与它们的相对位置和运动状态有关。
为了更好地理解核力，我们可以通过一些实验和现象来观察。
例如，原子核的密度几乎是一个常数，不随原子核的大小而改变。
这表明核力在原子核内的作用是相对均匀和强大的，使得核子能够紧密排列。
三、结合能当质子和中子结合形成原子核时，会释放出一定的能量，这部分能量被称为结合能。
结合能的大小反映了原子核的稳定性。
结合能的计算公式为：结合能＝质量亏损×光速的平方。
这里的质量亏损是指原子核的质量小于组成它的核子质量之和的部分。
质量亏损的产生是因为在核反应中，一部分质量会转化为能量。
这正是爱因斯坦著名的质能方程 E=mc²的体现。
结合能的大小与原子核的质子数和中子数有关。
一般来说，中等质量的原子核具有较大的结合能，因此更加稳定。
例如，铁原子核的结合能就相对较大，这使得铁在恒星内部的核反应中具有特殊的地位。
核力与结合能课件
【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 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 错误．
＝(226.025 4－4.002 6－222.016 3)×931.5 MeV
＝6.05 MeV.
【答案】
(1)
226 88
Ra―→28226Rn＋24He
(2)6.05 MeV
计算核能的三种方法 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．其中若 Δm 的单位是千克，ΔE 的单位是焦耳．若 Δm 用原子质量单 位(u)表示，则 ΔE＝Δu×931.5 MeV.
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．
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＝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 C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变为 能量 D．因为在核反应中产生能量，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
核力与结合能
核力与四种基本相互作用
《核力与结合能》 讲义
《核力与结合能》讲义一、引入在我们的世界中，从微小的原子到浩瀚的宇宙，都充满了无数的奥秘等待着我们去探索。
而在原子核的内部，核力与结合能这两个概念就像是隐藏在微观世界深处的神秘力量，它们不仅决定了原子核的稳定性，还对我们理解物质的本质和能量的转化有着至关重要的意义。
想象一下，原子核内部的质子和中子是如何紧密地结合在一起，而不是因为彼此之间的静电排斥而飞散？这背后的力量就是核力在起作用。
同时，为什么在某些原子核发生变化时会释放出巨大的能量？这又与结合能息息相关。
二、核力核力，是一种强大的短程作用力，它只在原子核内极短的距离内起作用。
当质子和中子彼此靠近到一定程度时，核力就会发挥作用，将它们紧紧地束缚在一起。
这种力非常强大，远远超过了质子之间的静电斥力。
但它又有一个特殊的性质，就是作用范围很小，一旦质子和中子之间的距离超过了大约几个飞米（1 飞米＝ 10^－15 米），核力就迅速减小到几乎可以忽略不计。
核力还有一个重要的特点，就是它具有饱和性。
这意味着一个核子只与它周围有限的几个核子发生较强的相互作用，而不是与原子核内的所有核子都有同样强的作用。
这种饱和性使得原子核的结构相对稳定，不会因为核子之间的相互作用过于复杂而导致不稳定。
此外，核力与核子的带电状况无关。
无论是质子还是中子，核力对它们的作用强度大致相同。
这与静电引力或斥力是完全不同的，静电力只作用于带电粒子，并且同性相斥、异性相吸。
三、结合能既然核力能够将核子紧紧地束缚在原子核内，那么就必然存在一种与这种束缚相关的能量，这就是结合能。
结合能是指将原子核中的核子分开所需要的能量。
一个原子核的结合能越大，意味着要把它分解成单个的核子就越困难，也就说明这个原子核越稳定。
为了更直观地理解结合能，我们可以通过一个简单的例子来说明。
假设我们有一堆积木，将这些积木拼在一起需要花费一定的力气，而这个力气就相当于结合能。
拼好的积木结构越牢固，要把它们拆开所需要的力气就越大，也就是结合能越大。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中物理 | 19.5核力与结合能详解
核力与结合能
1F核力与四种基本相互作用
01什么是核力
组成原子核的核子之间有很强的相互作用,使核子能够克服库仑斥力而紧
密地结合在一起，这种力称为核力。
02核力是短程力
03核力的饱和性
每个核子只跟相邻的核子发生核力的作用。
2F原子核中质子与中子的比例
1.轻原子核——自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等
2.重原子核——对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，
两者相差就越大。
3F结合能
1、结合能: 把原子核分解为独立的核子，需要克服强大的核力做功，因此需要吸收能力；或核力把核子结合在一起放出的能量，称为原子核的结合能。
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。
2、比结合能: 结合能与核子数之比称为比结合能。
也叫平均结合能。
从下表可以看出Fe的比结合能最大。
比结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定。
4F质量亏损
1、质量亏损：核反应前与反应后的总质量之差称为质量亏损。
2、爱因斯坦质能方程
3、核能的计算
常用单位: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931MeV的能量改变)
原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？
答案：组成原子核的相邻核子间存在着核力。
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。
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。
对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。
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。
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。
原子核中质子与中子的比例
(1)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。
(2)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。
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。
有关问题的理解和注意事项
1. 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g 光子形式释放核能;
2.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。
3.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。
4.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量Δm以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏。
5. 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。
习题演练
1. 关于核力和结合能，下列正确的是（）
A 核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力。
B 核力具有饱和性和短程性，原子核为了稳定，故重核在形成时其中子数多余质子数
C 比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能
D 原子核的结合能越大，核子结核得越牢固，原子越稳定。
2. 关于核力和结合能，下列不正确的是（）
A 核力是短程力，可分为强相互作用和弱相互作用
B 每个核子都只与邻近核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。
C 比结合能越大，原子核中核子结核的越牢固，原子核越稳定。
D 核聚变后比结合能增加，质量亏损，能量释放。
习题解析
1. ABC
2. A
核力属于强相互作用。