第04节核力与结合能

核能
特别重要！！
1u 1.66061027 kg 1eV 1.6021781019 J
E

1.6606
10 27 2.998 108 1.6 10 19
2
eV

931 .5MeV
质量亏损1u，相当于放出931.5MeV，即：
E m931.5MeV
例：
变形1：
• 中科院等离子物理研究所设计并制造的世界上首
个“人造太阳”实验装置大部件已安装完毕．若
在此装置中发生核反应的方程是
，
已知 、 核的比结1合2H能24分H别e 为EH=1.11MeV、 EHe=7.07MeV， 试求此核反应过程中释放的能 量．
• △E=4EHe−2•2EH=4×(7.07−1.11)MeV=23.84MeV
值上的关系；
3、核反应中质量守恒；
爱因斯坦的质能方程（重点）
E mc2
核能（J） 质量亏损
（反应中释放 (kg)
的能量）
四、核能
01n11H 12H
1u=1.6605655×10-27kg 一个质子的质量为1.0072765u 一个中子的质量为1.0086649u 一个氘核的质量为2.013553u
第四节：核力和结合能
能够克服强大的 库仑斥力使质子 能够紧密结合的 力是万有引力？
分析论证：
• 质子相互间距r的数量级为10-15m，质子质量m的 数量级为10-27kg，质子的电量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的比值？
01n11H 12H 核能
爱因斯坦的质能方程（重点）
E mc2
物体的静止能量是它的 总内能，包括分子运动 的动能、分子间相互作
注意：
用的势能、使原子与原
1、质量和能量不能随 时相互转化，只是说 明质量和能量本身是 同一个东西； 2、两者只是纯粹的数
子结合在一起的化学能、 原子内使原子核和电子 结合在一起的电磁能， 以及原子核内质子、中 子的结合能…….
得多 • B．核力存在于质子和中子、中子和中子之间，
质子和质子之间只有库仑斥力 • C．核力是核子间相互吸引的力，是短程力 • D．核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性
ACD
92号元素之 后的原子核 无法在自然 状态下存在
• 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， 越重的原子核， 两者差距越多， 为什么？
12H 11H 01n 01n11H 12H
【思考】
• 问题：结合能越大的原子核是不是越难拆散？
8MeV
15MeV
三、平均结合能
• ——原子核的结合能与核子数之比称为该原子核 的平均结合能，其反映了一个原子核结合的紧密 程度，平均结合能越大，核就越稳定。
核反应与能量
• 有些核反应需要吸收能量，有些核反应需要放出
• 三个α粒子结合成一个碳12，已知碳原子的质量 12.0000u，氦原子的质量为4.0026u。
• 1）、写出核反应方程 • 2）、核反应释放的核能为多少？
饱和性
• 要将原子核拆成单个核子，必须需要吸收 巨大的能量
现象
• ——用高能量的γ光子照射氘核，可以使它分解 质子和中子！
12H 11H 01n 01n11H 12H
2.22MeV
2.22MeV
二、结合能
• 结合能：将原子核拆散成单个核子所需要的能量 或是将核子结合成原子核所放出的能量。
F库 F万

k G
e2
r2 m2
r2

109 1019 1011 1027
2 2
1036
一、核力
• ——组成原子核的每个相邻核子之间存在着一种 很强的相互作用力，这个力使核子能够紧密结合 在一起，这种力叫做核力。
核力的性质
• 1、核力是强相互作用（强力）的一种表现，核力比库 仑力大得多；
能量，形如：

12H
11H

01n
01n11H 12H
U 238
92
23940Th

24He
例1：
• 如果要把 186O 分成8个质子和8个中子，要给它
多少能量？要把它分成4个
4 2
He
，要给它多少
能量？
• 已知 186O 的核子平均结合能是7.89MeV，24 He 的
核子平均跟邻近的核子发生核力作用（饱和性）； • 4、核力是短程力，在约0.5×10-15m ~~ 2×10-15m
的距离内主要表现为引力；在小于0.5×10-15m的距离内， 核力又转变成斥力；在大于2×10-15m的距离时核力就 迅速减小为零；
例：
• 下列对核力的认识正确的是（ ） • A．核力是强相互作用的一种表现，比库仑力大