195核力与结合能2

B）
A、核反应方程是 11H 01n13H
B、聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3
C、辐射出的γ光子的能量Δ E=（m3-m1-m2)c2
D、 γ光子的波长
(m1
h m2
m3 )c2
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小结
1、核子之间的强相互作用力叫___核__力___。主要 特点是__短__程__力____,_强__相__互__作__用__（__强__力__）_. 2、当核子结合成原子核时要__放__出_ (“吸收”或 “放出”)一定的能量，原子核分解成核子时吸，收要
这个光荣而由艰巨的任务，就有同学们去完成了！
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
D、 Δ E= Δ mc2 表示发生的质量亏损Δ m转变成 为能量Δ E释放出来
物理 2
1
H
12H
4 2
He
01n
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目标检测
3、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，
设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的
质量为m3,中子的质量为m4,则反应过程中释放的
能量为：
（ ）C
E mc2
A、(m1 m2 m3 )c 2 C、(m1 m2 m3 m4 )c 2
4）规律：较轻核和较重核的核子平均结合能较小,稳定性 较差;中等质量核的核子平均结合能较大，稳定性较好。
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目标检测
1、一下关于核力的说法正确的是 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
（）
B、D
ห้องสมุดไป่ตู้
考查点：核力的性质
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四 平均结合能
结合能
2、平均结合能：= 核子数
1）概念：原子核的结合能与核子数之比
2）理解：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 必须提供给每个核子的平均能量。
3）意义：它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能 越大，核越稳定。
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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
坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中正确的
是（
)
A、C
A、E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B、 E=mc2中的E表示发生核反应过程中释放的 核能 C、 根据ΔE= Δ mc2 可以计算核反应中释放的 核能
物原理子核中质子和中子的比例
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③若不断增大原子核的中子数，能不断增大原子 核吗？为什么？
不能；由于核力的作用范围是有限的， 以及核力的饱和性，如果我们我们继续增大 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，形 成的核也一定是不稳定的。
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二 结合能
要将原子核拆散成单个核子，一定需要吸收巨 大的能量。
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。
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一 核力及其性质
1、概念：
核力：相邻的核子之间存在的强相互作用力。
2、核力的性质 （1）核力是强相互作用力；在原子核尺度内，
核力比库仑力大得多。
（2）核力是短程力，只存在于相邻核子之间。
（距离大于2×10-15m时核力迅速减小到零)
物原理子核中质子和中子的比例
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①稳定的轻核（原子序数小于20）的质子数和中 子数有何特点？你能分析其中的原因吗？
轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数 大致相等；对轻核而言，核子数量相对较小，核 子间距处于核力作用范围之内，由于核力远大于 电磁力，即使质子和中子成对出现，强大的核力 也可以将核子紧紧地束缚在原子核的范围之内， 形成稳定的原子核。
B、 (m1 m2 m4 )c 2 D、 (m3 m4 m1 m2 )c2
核反应方程为：
2 1
H
13H
24He
01n
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目标检测（拓展）
4、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核， 同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的
质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数为h，真空中
的光速为c，下列说法正确的是（
为10-27kg，质子电量e的数量级为10-19C；万有引力常量 G的数量级为10-11，静电力常量k的数量级为109。估算库 仑力与万有引力之比？
解： 10 F库 ke2 / r2 ke2 109 (10 ） 19 2
36
F万 Gm 2 / r 2 Gm 2 10 11 (10 27 )2
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三 质能方程 E=mc2
11H 01n12H
m1 m2 m3 ΔE 根据质能方程E=mc2和能量守恒定律，推导出 γ光子的能量(即氘核的结合能） 并总结出求结合能的方法。
m1c2 m2c2 m3c2 E E (m1 m2 m3 )c2
E mc2
计算结合能时，先计算 质量亏损Δm，再带入 质能方程求出结合能
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三 质能方程 E=mc2
1 0
n11H
12
H
反应前质量/kg
反应后质量/kg
mn
1.6749×10－27
mp
1.6726×10－27
总质量 3.3475 ×10－27
m氘 总质量
3.3436×10－27 3.3436×10－27
实验值： 2.22Mev 理论值：Δm=(mn+mp-m氘）=0.0039 ×10－27kg
原子核的结合能会不会与质量 亏损有关呢？你的依据是什么？
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三 质能方程 E=mc2
对质能方程理解E=mc2的理解
(1) 物体具有的能量跟它的质量存在着简单正比 关系.
（2）任何质量为m的物体都具有大小相当于mc2 的能量。任何一部分能量也都与一定的质量向对 应。
（3）物体的质量发生变化，相对应的能量也会 变化。
2、 ΔE=Δmc2中Δm可以理解为静止质量的亏损， 也可以理解为释放的能量ΔE对应的运动质量增加
3、因此质量亏损不能简单地认为质量减少，质量亏损的 本质是静止质量的亏损转化为运动质量，是质量守恒在 核反应中的客观体现
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四 平均结合能
【思考】：结合能越大原子核是不是越难被拆散？ 即：结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？
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三 质能方程 E=mc2
【讨论与交流】 下面说法是否正确。并说明理由。
（1）由质能方程E=mc2，可推得ΔE=Δmc2,这说明质量 就是能量，质量可以转化为能量。
1、质量和能量是两个完全不同的概念，它们表征的对 象不同，相互之间不能转化。
2、质能方程揭示了质量与能量的不可分割性， 方程建立了这两个属性在数值上的关系。决不 是这两个量相互转化。
ΔE = Δmc 2 = 0.0039 10－27 (3.0 ×108 )2 3.511013 J
3.5110 13 1.6 10 19 106
Mev
2.19 Mev
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三 质能方程 E=mc2
E mc2
核能 质量亏损
计算结合能时，先计算 质量亏损Δm，在带入 质能方程求出结合能
计算任意核反应中释放 的核能，先计算质量亏 损Δm，在带入质能方 程求出核能。
根据功能关系，理由是什么？
物结理合能
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①将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现 象？若要把它们分开，需要什么条件？
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。
物原理子核中质子和中子的比例
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②稳定的重核（原子序数大于20）的质子数和中 子数有何特点？你能分析其中的原因吗？
重核（原子序数大于20）的质子数小于中 子数；对于重核而言，核子数量大，核子间距 也大，由于核力的饱和性，核力会因为核子间 距的变大而大幅度减小，甚至小于电磁力。如 果质子和中子再成对出现，原子核不稳定；如 果只增加中子，由于中子之间不存在库仑力， 但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核 的稳定，所以重核内中子数会明显大于质子数。
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第四节 核力与结合能
回顾：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．
1014 m
提出问题：质子间存在着巨
大的库伦斥力，那为什么质
子没有被排斥开，反而还紧
紧的结合在一起呢？
猜想：
万有引力？
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一 核力及其性质
质子相互间距r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级
_____ (“吸收”或“放出”)同样的能量，这个能
量叫做原子核的结合能。 3、结合能与核子数之比称_平___均__结__合__能_,平均结合 能__越__大__ (“越大”“越小”)表示原子核中核子结
合得越牢固，原子核越稳定。
4、求解原子核的结合能的方法是：
E mc2
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结束语
根据爱因斯坦质能方程E=mc2，物质内贮藏着 巨大能量，问题是如何使贮藏的能量释放出来， 供人类所使用，迄今为止，人类所利用的能量还 只是很小的一部分，如果人类在探索中能掌握新 的方式，以产生更大的质量亏损，也就必然能够 获得更为可观的能量， 这对解决人类的能源危机 具有重要意义。
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二 结合能
12H 11H 01n
当光子能量等于或 大于2.22MeV时， 这个反应才会发生
11H 01n12H
一个质子和一个中子 结合成氘核，要放出 2.22MeV的能量
结合能：将原子核拆散成单个核子需要吸收的 能量或是将核子结合成原子核所放出的能量
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三 质能方程 E=mc2
U-235
Li-6
如何才能反映原子核的稳定程度？
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四 平均结合能
2、平均结合能： =
结合能 核子数
1）概念：原子核的结合能与核子数之比
2）理解：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，外界必须提供给每个核子的平均能量。
3）意义：它反映了一个原子核稳定程度。平均 结合能越大，核越稳定。
如何求解原子核的结合能？
1 0
n11H
12
H
反应前质量/kg
反应后质量/kg
mn
1.6749×10－27
mp
1.6726×10－27
总质量 3.3475 ×10－27
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
（2）关系式ΔE=Δmc2中的质量亏损表明在核反应时 质量不守恒。
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三 质能方程 E=mc2
【讨论与交流】 下面说法是否正确。并说明理由。
（2）关系式ΔE=Δmc2中的质量亏损表明在核反应时
质量不守恒。 11H 01n12H
m1 m2 m3 ΔE
1、质量包括静止质量和运动质量两部分组成