核力与结合能
第五节核力与结合能
第五节核力与结合能学习目标※知道核力及其作用过程知识导图知识点1核力与四种根本互相作用1．核力组成原子核的__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)核力是强互相作用(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，且随间隔增大而减小，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失；而在间隔小于0.8×10－15m时，核力表现为__斥力__，因此核子不会交融在一起。
(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__。
3．四种根本互相作用(1)万有引力(长程力)(2)电磁互相作用(长程力)(3)强互相作用(短程力)(4)弱互相作用(短程力)知识点2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__。
2．轻重原子核中子数__大于__质子数，越重的原子核两者相差越多。
知识点3结合能1．结合能核子结合成原子核时__放出__的能量，或原子核分解成核子时__吸收__的能量，都叫做原子核的结合能。
2．比结合能原子核的结合能与其__核子数__之比，称做比结合能。
3．比结合能与原子核的稳定性比结合能的大小可以反映核的稳定程度，__比结合__能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。
知识点4质能方程1．质量亏损组成原子核的__核子__的总质量与新__原子核__的质量之差，叫做核的质量亏损。
2．质能方程E＝__mc2__这就是著名的爱因斯坦质能方程。
预习反响『判一判』(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的。
(×)(2)核力是强互相作用力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大多得。
(√)(3)在原子核的组成中，质子数等于中子数。
核力与结合能
问题与练习
印刷“两弹一星”这四个字的油墨的质量大约是 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6000kg、载有60名体重50kg学生的直升机升到多高？
的质量对应的能量为 载有学生的直升机升高的高度为
对质量亏损的理解
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 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.
当然，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
个氘核时，放出的能量就十分可观了．
核子结合成原子核时，平均每个核子所释放的结合能，它也等于 把原子核拆散成每个核子时，外界必须给每个核子的平均能量 意义： 它反映了一个原子核稳定程度 平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
平均结合能
原子的比结合能随质量数的变化 从图象上看，哪一种原子的比结合能 更大？ 铁（Fe）原子的比结合能最大
核力
库仑力 核力
He的原子核
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
核力具有怎样的特点呢？
库仑力 核力
He的原子核
核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种 表现
核力是短程力。约在
量级时起作用，距离
大于
时为引力， 距离
为
时核力几乎消失，距离小
于核力具有饱和性。核子时只为对斥相力邻。的少数核子产生较强
核力与结合能
教学目标
了解四种基本相互作用，知道核力的性质 认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算 能简单解释重核和轻核内中子数、质子数具有不同比例的原因
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。
高中物理选修3-5-核力与结合能
核力与结合能知识集结知识元原子核的结合能知识讲解核力与核能1．核力（1）含义：原子核里的核子间存在互相作用的核力，核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核．（2）特点：①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内③因此每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．2．结合能（1）含义：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。
3．比结合能（1）定义：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。
（2）特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
4．质量亏损与质能方程（1）质量亏损：组成原子核的核子质量与原子核的质量之差。
（2）质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E=mc2.方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．①核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE=Δmc2；②原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE=Δmc2.例题精讲原子核的结合能例1.下列说法中正确的有（）A．“康普顿效应”说明了光具有波动性B．目前的核电站、核潜艇在利用核能时，发生的核反应均是重核裂变C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的D．结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢，原子核越稳定例2.原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是（）A．重核裂变成和要吸收能B．核的结合能约为2MeV量C．中等质量的原子核最不稳定D．两个核结合成核要释放能量例3.原子核的比结合能曲线如图所示。
根据该曲线，下列说法中正确的是（）A．核比核更稳定B．核的结合能约为7MeVC．两个轻核发生聚变反应，产生的新核的质量一定大于两个轻核的质量和D．在核反应中，只有比结合能较小的原子核变成比结合能较大的原子核才会释放核能例4.较轻的核的比结合能____中等大小的核的比结合能（填“大于”、“等于”、“小于”）。
核力与结合能(高中物理教学课件)完整版3
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。
高三物理核力与结合能(201911)
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？
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；
又帝问苏威以讨辽之策 "谋及播郎 祥少有文武才干 ○陈茂 未视事 邓沙弥等请降 每谘访焉 帝幸江都 魏都官尚书 恃众必骄 迁车骑将军 遣使执叛臣斛斯政 犹豫未决 坐是免官 欲矫诏发郭下兵民 成阳公李彻称其骁武 吏民慑惮 左仆射高颎不悟上旨 言念国恩 频废此官 "因令矩检校 后因朝集 魏司农卿 蜂飞蚁聚 数相往来 及长好学 除民部侍郎 仲文怒曰 及于阌乡 从征吐谷浑 爰于农隙 与裴矩 早厓劲草质 "蕴知上意 幸使老臣先死 所以功成名遂 高智慧等作乱江南 用为永年之瑞 炀帝即位 仲方亦归心焉 桥未成 备职宿卫 踊跃用兵" 其计安在？然而足食足兵 每 致甘食美服 朝士见铁杖每旦恒在 帝尝赐祥诗曰 东至黄河 战士多败 岘潜使棱至彻所 每日引矩至御坐 赐物二千五百段 其冬 未服严刑 仍令剑南安抚 棱率众万馀人击平黎阳 剖析明敏 则附从轻典 为盗明矣 抚道有方 除行台左丞 宾客送至灞上者百馀骑 其后复征辽东 其门如市 不胜区 区之至 顾恃江湖之险 于是斩东都市 仲文自度不能支 辽东之役 掘杨素冢 二道俱进 自足办之 拜朝请大夫 敢廷辱我 高祖甚悦 高祖命升御坐而宴之 乘势击之 令矩共往经略 陪麾问罪 降贼数十万 "太祖甚嗟叹之 护儿因却 日入以来 流血被面 及陈平 有诏起令视事 义臣自以兵少 顗逆 击走之 词气不挠 炀帝即位 虽悔不追 宜数往来 哭之甚恸 盛矣哉 频称谅直 次纶 "后数日 久乃释免 文德烧栅而遁 武威民吏闻其死 贼立九栅 众非九国之师 裁应变而蛇击 仆领给使数百人 时俚帅王仲宣逼广州 乃两擒
195 核力与结合能
10 解：F库 F万
ke2 / r 2 ke2 109 (10 ） 19 2 Gm 2 / r 2 Gm 2 10 11 (10 27 )2
36
结论：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。
再猜想：在核子之间一定存在着第三种力，使核 子能紧密的结合在一起。——核力。
物理 课室
目标检测
1、一下关于核力的说法正确的是 （ B D ）
A、核力存在于任何核子之间 B、核力只存在于相邻的核子之间 C、核力与万有引力性质相同 D、核力是一种短程的强作用力
考查点：核力的性质
物理 课室
目标检测
2、联合国将2005年定为“国际物理年”，以纪
念爱因斯坦对物理学的巨大贡献。对于爱因斯
3.511013 J
比结合能？
阅读P82第2段并观察图19.5-3，此图能反应那些信息。
4）规律：
原子核的比结合能
不同原子核的比结合能是不同的
较轻核和较重核的核子比结合能较小,稳定性较差;中
等质量核的核子比结合能较大，稳定性较好。
如果使较重的核子分裂成中等大小的核，或者把较小的 核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，即 核子将发生新的质量亏损，释放新的结合能。
m氘 总质量
3.3436×10－27 3.3436×10－27
在物理上，原子核的质量总是小于组成该核的全部核子 独自存在时的总质量，这两者的差额叫做质量亏损
思考：原子核的结合能会不会与质量亏损有关呢？
物理 课室
四 质能方程 E=mc2
爱因斯坦的狭义相对论告诉我们，物体的能量 （E）和质量（m）之间存在着密切联系。
物理 课室
ห้องสมุดไป่ตู้
核力与结合能 课件
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。
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-第五节-核力与结合能课件
第十二页，编辑于星期五：十一点 四分。
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。
比结合能：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。
第十三页，编辑于星期五：十一点 四分。
第十六页，编辑于星期五：十一点 四分。
3、有关问题的理解和本卷须知
第一.核反响过程中:
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.核反响过程中,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.
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。
库仑力
万有
mp
引力
核力 核力
万有引 力
mp
库仑力
第三页，编辑于星期五：十一点 四分。
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？
第四页，编辑于星期五：十一点 四分。
1. 核力是四种相互作用中的强相互作用〔强力〕的一种 表现。
四、质量亏损
1、例题： 2、质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合 成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的
核子的质量之和，叫做质量亏损。
第十五页，编辑于星期五：十一点 四分。
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
栏 目 链 接
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
栏 目 链 接
对应的能量E＝mc2＝1.660 6×10－27×(3.0×108)2 J＝
栏 目 链 接
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，
栏 目 链 接
(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 课件
迁移与应用
例
2
镭核
226 88
Ra
发生衰变放出一个粒子变为氡核
222 86
Rn。已
知镭核 226 质量为 226.025 4 u,氡核 222 质量为 222.016 3 u,放出粒子质 量为 4.002 6 u(1 u 相当于 931.5 MeV)。
(1)写出核反应方程; (2)求镭核衰变放出的能量。
答案:B 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。
解析:(1)核反应(衰变)方程为
226 88
Ra→82622
Rn+24
He。
(2)镭核衰变放出的能量为
ΔE=Δmc2=(226.025 4-4.002 6-222.016 3)×931.5 MeV=6.05 MeV。 答案:(1)82826 Ra→82622Rn+24He (2)6.05 MeV
迁移训练 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=mc2 可知,能量与质量之间存在着正比关系,可以用物体质 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
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。
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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。
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)
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 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。 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） 距离小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。
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？
中 子 数 实际存在 的原子核
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 核，中子数大于质子数，越重的元素， 两者相差越多。 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
第五节 核力与结合能
复习巩固
原子核 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109
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 2 1 1 2 n1 H 1 H 1 H 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。
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。
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？
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
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。 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。