高二物理选修3-5 核力与结合能 ppt
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高中物理第十九章原子核5核力与结合能课件1新人教版选修3-5.ppt
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．
关于核力的说法正确的是( ) A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B．核力就是电磁力 C．核力是短程力，作用范围在1．5×10－15 m之内 D．核力与电荷有关 解析： 核力是短程力，超过1．5×10－15 m，核力急剧 下降几乎 消失，故C对，核力与万有引力、电磁力不同，故 A、B不对，核力与电荷无关，故D错． 答案： C
答案： ABC
核能的计算(小专题)
方法一：根据质量亏损计算 其步骤如下： (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ΔE＝Δmc2计算核能．
已知氘核的质量mD＝3．344 6×10－27 kg．如果 用入射光子照射氘核使其分为一个质子和中子，质子质量mp＝ 1．672 6×10－27 kg，中子质量mn＝1．674 9×10－27 kg．求入 射光子的能量．
(2)设衰变后 α 粒子和钍核速度大小分别是 vα 和 v 钍. 由动量守恒和能量守恒得： 0＝m 钍 v 钍－mαvα，ΔE＝12m 钍 v2钍＋12mαv2α， 解得 α 粒子的动能为 Ekα＝12mαv2α＝5.402 MeV. 钍核的动能为 Ek 钍＝12m 钍 v2钍＝0.094 MeV.
解析： 氘核分解为质子和中子，增加的质量 Δm＝mp＋mn－mD＝(1．672 6＋1．674 9－3．344 6)×10 －27 kg ＝0．002 9×10－27 kg． 吸收γ光子能量 E＝Δmc2＝0．002 9×10－27×(3×108)2 J＝2．61×10－13 J． 答案： 2．61×10－13 J
答案：
MqBR2 2mM－m
5－1 一个静止的铀核29328U(原子量为 232.037 2)放出一个 α 粒子(氦核的量为 4．002 6)后衰变成钍核29304Th(原 子量为 228．028 7).1 u 相当于 931.5 MeV．
关于核力的说法正确的是( ) A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B．核力就是电磁力 C．核力是短程力，作用范围在1．5×10－15 m之内 D．核力与电荷有关 解析： 核力是短程力，超过1．5×10－15 m，核力急剧 下降几乎 消失，故C对，核力与万有引力、电磁力不同，故 A、B不对，核力与电荷无关，故D错． 答案： C
答案： ABC
核能的计算(小专题)
方法一：根据质量亏损计算 其步骤如下： (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ΔE＝Δmc2计算核能．
已知氘核的质量mD＝3．344 6×10－27 kg．如果 用入射光子照射氘核使其分为一个质子和中子，质子质量mp＝ 1．672 6×10－27 kg，中子质量mn＝1．674 9×10－27 kg．求入 射光子的能量．
(2)设衰变后 α 粒子和钍核速度大小分别是 vα 和 v 钍. 由动量守恒和能量守恒得： 0＝m 钍 v 钍－mαvα，ΔE＝12m 钍 v2钍＋12mαv2α， 解得 α 粒子的动能为 Ekα＝12mαv2α＝5.402 MeV. 钍核的动能为 Ek 钍＝12m 钍 v2钍＝0.094 MeV.
解析： 氘核分解为质子和中子，增加的质量 Δm＝mp＋mn－mD＝(1．672 6＋1．674 9－3．344 6)×10 －27 kg ＝0．002 9×10－27 kg． 吸收γ光子能量 E＝Δmc2＝0．002 9×10－27×(3×108)2 J＝2．61×10－13 J． 答案： 2．61×10－13 J
答案：
MqBR2 2mM－m
5－1 一个静止的铀核29328U(原子量为 232.037 2)放出一个 α 粒子(氦核的量为 4．002 6)后衰变成钍核29304Th(原 子量为 228．028 7).1 u 相当于 931.5 MeV．
2020-2021学年人教版选修3-5 19.5 核力与结合能 课件(76张)
【问题探究】 如图所示为原子核的比结合能示意图。
(1)随着质量数的增加,比结合能曲线整体上有什么变化规律? 提示:随着质量数的增加,比结合能曲线整体上先增大再减小,中等大小核的比结 合能最大最稳定。 (2)比结合能的大小与原子核的稳定性有什么关系? 提示:比结合能越大原子核越稳定。
【典例示范】 【典例】下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的是 ( ) 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.重核与中等质量的原子核相比较,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
()
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】选B。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。
【解析】选D。由于原子核带正电,不存在只有中子的原子核,但核力也不能把较
多的质子聚集在一起组成原子核,原因是核力是短程力,质子之间还存在“长程
力”库仑力,A、B错误;自然界中存在一个质子的原子核
1 1
H
,C错误;较大质量的
原子核内只有存在一些中子,才能平衡库仑力,维系原子核的稳定,故D正确。
教科版物理选修3-5第三节 原子核的结合能(共18张PPT)
核反应方程为：
2 1
H
13H
24He
01n
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（
）
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
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（ AC）
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 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
U-235
Li-6
比结合能：
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。
比结合能（MeV/核子）
反应后质量/kg
m氘
3.3436×10－27
总质量 3.3436×10－27
实验值： 2.22Mev
理论值：Δm=(mn+mp-m氘）=0.0039 ×10－27kg
ΔE = Δmc 2 = 0.0039 10－27 (3.0 ×108 )2 3.511013 J
3.5110 13 1.6 10 19 106
人教版选修3-5第十九章 原子核 19.5 核力与结合能——高二物理教学课件
比结合能
变式：如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图象 A
A． 若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量 B． 若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量 C． 若C、B能结合成A，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
释放的核能：ΔE = Δmc2 = 0.35110-10 J = 2.19 MeV
氘核的结合能： ΔE = Δmc2 = 2.19 MeV 1eV = 1.6010-19 J
氘核的比结合能：ΔE = 1.10 MeV 2
1eV = 10-3keV = 10-6MeV
电子伏特
千电子伏特
兆电子伏特
公式ΔE = Δmc2 的单位问题
质量差 0.0039×10－27Kg 中子和质子的质量和 3.3475×10－27Kg
质量亏损 原子核分解为核子时，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
总能量 质量 光速
爱因斯坦质能方程 E mc2
对质能方程的理解
①物体具有的能量跟它的质量存在着简单正比关系。 ②任何一部分能量也都与一定的质量相对应。等于光速平方与质量的乘积 ③物体的质量发生变化，相对应的能量也会变化。
结合能和比结能的计算
例1：已知中子的质量 mn = 1.6749×10－27 kg，质子的质量 mp = 1.6726×10－27 kg ，
氘核的质量 mD = 3.3436×10－27 kg，求质量亏损了多少？释放了多少核能？氘 核的结合能是多少？比结合能是多少？
质量亏损： Δm = 0.003910-27 kg
原子核平均质量
原子核的质量
核子的平均质量 =
人教版高中物理选修3-5课件：19-5核力与结合能 (共52张PPT)
对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是( A．一切原子核均具有结合能 B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量 C．结合能越大的原子核越稳定 D．比结合能越大的原子核越稳定
)
解析：氢原子核只有一个质子，无结合能，结合能并不是原 子核所具有的能量，故 A 错；自由核子结合为原子核时，放出 能量，故 B 错；比结合能越大的原子核越稳定，故 C 错，D 正 确．
第 十 九 章
原子核
五
核力与结合能
自 主 预 习
学习目标 1.知道核力的概念，特点及四种基本 相互作用． 2．知道稳定原子核中质子与中子的 比例随着原子序数的增大而减小． 3．理解结合能和比结合能的概念． 4．知道质量亏损，理解爱因斯坦质读 重点：1.理解核力的特点． 2．结合能、质量亏损和质能方 程． 难点： 1.原子核中质子和中子 的比例问题． 2．结合能和比结合能的概念.
ΔE′＝ΔE1－4ΔE2＝127.68MeV－4×28.28 MeV ＝14.56 MeV. 【答案】 127.68 MeV 14.56 MeV
(1)利用比结合能计算核反应过程中的反应能时，往往采用 “先拆分后组合”的方法． (2)要准确理解结合能的概念．要让原子核分解为核子，这 个能量我们可以理解为“恰好”，而在实际情况下，需要的能量 比结合能要大，因分解出的核子还要有动能．
2．结合能与平均结合能的关系是什么？
【规范解答】
将16 8O 分成 8 个质子和 8 个中子所提供的能
16 量为16 8O 的结合能，即为其核子数与平均结合能的乘积．将 8O 分
成 4 个4 一是将16 2He 可以看做两个过程： 8O 分成 8 个质子和 8 个中
4 子，然后再将 8 个质子和 8 个中子结合成 4 个2 He，需提供的能
人教版高中物理选修3-5课件第5节核力与结合能
是吸收能量，选项A错误．比结合能越大的原子核越稳定，但其 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小，其结合能比重核反而小，选项B、C错 误．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，选项D正确．
答案：D
变式迁移
1947年，鲍威尔发明了核乳胶，并于1947年用这种核乳 胶记录下了汤川介子衰变为μ介子的反应过程.1949年汤川因 为创立了介子理论而获得诺贝尔物理学奖，而鲍威尔在汤川 之后的1950年获诺贝尔物理学奖．
1．四种基本相互作用 (1)自然界物体之间的相互作用除了以前学习的引力相互作 用和电磁力相互作用，还存在________和________． (2)核力：原子核里的核子间有着一种核力，是核力把核子 紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核． (3)核力的特点：①核力是__________的一种表现．②核力 是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，大于0.8×10－15 m时 表现为________．小于0.8×10－15 m表现为________．③每个核 子只跟________的核子发生核力作用，具有饱和性．
(3)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×核子能．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，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．
(4)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，在题给条件中没有涉及质量亏损， 或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而 无光子辐射的情况下，从动量和能量守恒可以计算出核能的 变化． 注：1.质能方程E＝mc2的理解 (1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系 的．具体地说，一定质量的物质所具有的总能量是一定的， 等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单 指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的 各种能量的总和． (2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．物体 质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减 少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2.
答案：D
变式迁移
1947年，鲍威尔发明了核乳胶，并于1947年用这种核乳 胶记录下了汤川介子衰变为μ介子的反应过程.1949年汤川因 为创立了介子理论而获得诺贝尔物理学奖，而鲍威尔在汤川 之后的1950年获诺贝尔物理学奖．
1．四种基本相互作用 (1)自然界物体之间的相互作用除了以前学习的引力相互作 用和电磁力相互作用，还存在________和________． (2)核力：原子核里的核子间有着一种核力，是核力把核子 紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核． (3)核力的特点：①核力是__________的一种表现．②核力 是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，大于0.8×10－15 m时 表现为________．小于0.8×10－15 m表现为________．③每个核 子只跟________的核子发生核力作用，具有饱和性．
(3)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×核子能．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，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．
(4)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，在题给条件中没有涉及质量亏损， 或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而 无光子辐射的情况下，从动量和能量守恒可以计算出核能的 变化． 注：1.质能方程E＝mc2的理解 (1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系 的．具体地说，一定质量的物质所具有的总能量是一定的， 等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单 指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的 各种能量的总和． (2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．物体 质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减 少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2.
19.5 核力与结合能课件2 新人教版选修3-5课件
分类例析
二、判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法 在核反应中是释放能量还是吸收能量，需要确定反应前后质 量的变化情况．若质量减少即发生了质量亏损，则释放出能 量；若质量增加，则吸收能量．
分类例析
三、对质能方程本质的理解
爱因斯坦质能方程反映的是质量亏损和释放出核能这两种
现象之间的联系，并不表示质量和能量之间的转变关
图19－5－1 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．
分类例析
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． (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．
分类例析
3 4 1 【变式 3】 氘核和氚核聚变时的核反应方程为2 H ＋ H → He ＋ 1 1 2 0 3 2 n， 已知1 H 的平均结合能是 2.78 MeV.1 H 的平均结合能是 1.09 4 MeV， 试计算核反应时释放 2He 的平均结合能是 7.03 MeV， 的能量．
解析
聚变反应前氘核和氚核的总结合能
E1＝(1.09×2＋2.78×3) MeV＝10.52 MeV. 反应后生成的氦核的结合能 E2＝7.03×4 MeV＝28.12 MeV. 由于单个核子无结合能，所以聚变过程释放出的能量 ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52) MeV＝17.6 MeV. 答案 17.6 MeV
二、判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法 在核反应中是释放能量还是吸收能量，需要确定反应前后质 量的变化情况．若质量减少即发生了质量亏损，则释放出能 量；若质量增加，则吸收能量．
分类例析
三、对质能方程本质的理解
爱因斯坦质能方程反映的是质量亏损和释放出核能这两种
现象之间的联系，并不表示质量和能量之间的转变关
图19－5－1 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．
分类例析
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． (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．
分类例析
3 4 1 【变式 3】 氘核和氚核聚变时的核反应方程为2 H ＋ H → He ＋ 1 1 2 0 3 2 n， 已知1 H 的平均结合能是 2.78 MeV.1 H 的平均结合能是 1.09 4 MeV， 试计算核反应时释放 2He 的平均结合能是 7.03 MeV， 的能量．
解析
聚变反应前氘核和氚核的总结合能
E1＝(1.09×2＋2.78×3) MeV＝10.52 MeV. 反应后生成的氦核的结合能 E2＝7.03×4 MeV＝28.12 MeV. 由于单个核子无结合能，所以聚变过程释放出的能量 ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52) MeV＝17.6 MeV. 答案 17.6 MeV
人教版高中物理选修3-5第十九章19.5核力和结合能 课件(共29张PPT)
中
子 数
实际存在
的原子核
原因分析：
核越大，核子间距离增大
库仑力与核力均减小，但核力减小快
增大到一定程度时，核力较小，不足以
平衡库仑力时，原子核会不稳定。
理想的质子 数和中子数 相等的稳定
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
原子核
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
三. 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
1、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
三、结合能
（21、）结注合意能：并不是由于核子结合成原子核而具有
（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。
3、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。→长程力
（2）.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，原子结合成分子，使分子结合成液 体与固体。→长程力
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：原子核内，强力将核子束缚在一 起。→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。→短程力其力
程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。
36
F万 Gm 2 / r 2 Gm 2 10 11 (10 27 )2
高中物理选修3-5课件-第十九章核力与结合能(27张)-PPT优秀课件
(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。核力与核子电荷无关。
10
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
2.原子核中质子与中子的比例关系 (1)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，两者相差越多。
第5节 核力与结合能
学习目标
核心提炼
1.了解四种基本相互作用，知道核力的性质。
3 个 概 念 —— 核 力
2.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进 结 合 能 质 量 亏
行计算。
损
3.能简单解释轻核和重核内分子数、质量数具有不同比例 1个方程——E＝
的原因。
mc2
1
课前自主梳理
课堂互动探究
4
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
二、原子核中质子与中子的比例
阅读教材第80页内容，了解稳定原子核中质子与中子的比例关系。 1.自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致 相等 。 2.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。
5
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
思考判断 (1)在原子核的组成中，质子数等于中子数。( ) (2)原子核大到一定程度，原子核就不稳定了。( ) (3)在宇宙演化过程中，只有稳定的原子核长久地留了下来。( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√
16
高中物理选修3-5课件：第十九章 第5节 核力与结合能(共27张PPT)
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
高中物理选修3-5课件：第十九章 第5节 核力与结合能(共27张PPT)
人教版高中物理选修3-5第十九章1核力与结合能(33张)-PPT优秀课件
万有引力远小于库仑力(10-35)，质子间 无法依靠引力抗衡库仑斥力.原子核的稳定 存在说明核子间存在一种很强的相互作用 力——核力，将核子仅仅束缚在核内.
核力的性质，要通过实验确定.例如核 子-核子散射实验、氘核(最简单的两核子组 成体，“柿子专挑软的捏”)性质实验.通过 对散射实验结果分析认识核力的特点.
17
四、质量亏损和结合能
实验发现，原子核的质量总是小于组 成它的核子的质量和.
表1 一些粒子的质量和能量
粒子 电子e
静止质量m0/u 0.00054858
能量m0c2/MeV 0.51100
质子p
1.007276
938.272
中子n
1.008665
939.565
氘核d
2.013553
1875.613
库仑力远远小于核力，库仑力做功远 小于克服核力做功.
21
一般总有体系的质量比起组分的各个质 量之和小。分子的质量小于各个原子质量之 和，原子的质量小于原子核质量与电子质量 之和.
任何两个物体结合在一起，都会释放一 部分能量.一般情况下，释放的能量微乎其微， 无需考虑.例如电子和质子组成氢原子时，放 出13.6eV的能量，相对于电子的静能可以忽 略.
中正确的是（ CD ）
A.此反应过程质量减少0.0103u
人教版高中物理选修3-5第十九章 19.5 核力与结合能(共33张PPT)【PPT优秀课 件】- 精美版
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人教版高中物理选修3-5第十九章 19.5 核力与结合能(共33张PPT)【PPT优秀课 件】- 精美版
比结合能
原子核平均每个核子的结合能，即结 合能除以核子个数.
Ɛ=B/A 比结合能越大，将一个核子从原子核 取出所需要的能量越多，原子核中核子结合 得越牢固，原子核越稳定.
核力的性质，要通过实验确定.例如核 子-核子散射实验、氘核(最简单的两核子组 成体，“柿子专挑软的捏”)性质实验.通过 对散射实验结果分析认识核力的特点.
17
四、质量亏损和结合能
实验发现，原子核的质量总是小于组 成它的核子的质量和.
表1 一些粒子的质量和能量
粒子 电子e
静止质量m0/u 0.00054858
能量m0c2/MeV 0.51100
质子p
1.007276
938.272
中子n
1.008665
939.565
氘核d
2.013553
1875.613
库仑力远远小于核力，库仑力做功远 小于克服核力做功.
21
一般总有体系的质量比起组分的各个质 量之和小。分子的质量小于各个原子质量之 和，原子的质量小于原子核质量与电子质量 之和.
任何两个物体结合在一起，都会释放一 部分能量.一般情况下，释放的能量微乎其微， 无需考虑.例如电子和质子组成氢原子时，放 出13.6eV的能量，相对于电子的静能可以忽 略.
中正确的是（ CD ）
A.此反应过程质量减少0.0103u
人教版高中物理选修3-5第十九章 19.5 核力与结合能(共33张PPT)【PPT优秀课 件】- 精美版
23
人教版高中物理选修3-5第十九章 19.5 核力与结合能(共33张PPT)【PPT优秀课 件】- 精美版
比结合能
原子核平均每个核子的结合能，即结 合能除以核子个数.
Ɛ=B/A 比结合能越大，将一个核子从原子核 取出所需要的能量越多，原子核中核子结合 得越牢固，原子核越稳定.
高二下学期物理人教版选择性必修第三册第五章第三节核力与结合能课件
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选项错误;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选项错误;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选项正确。
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)强相互作用：在原子核内,强相互作用将核子束缚在一起,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
新知讲解
解：单个的质子 与中子的质量之和为
27
27
m
m
(
1
.
6726
1
.
6749
)
10
kg
3
.
3475
10
kg
p
n
这个数值与氘核质量之差
27
30
m
(
m
m
)
m
(
3
.
3475
3
.
3436
)
10
kg
3
.
90
10
kg
p n D
与这个质量差相对应的能量为
2
30
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选项错误;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选项正确。
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)强相互作用：在原子核内,强相互作用将核子束缚在一起,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
新知讲解
解：单个的质子 与中子的质量之和为
27
27
m
m
(
1
.
6726
1
.
6749
)
10
kg
3
.
3475
10
kg
p
n
这个数值与氘核质量之差
27
30
m
(
m
m
)
m
(
3
.
3475
3
.
3436
)
10
kg
3
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90
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kg
p n D
与这个质量差相对应的能量为
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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·2 的单位问题 c
库仑力
万有 引力
mp
核力
通常原子核是稳定的,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。
万有 引力
核力
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？
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
3.
235 92
U（原子量为 .0372）衰变为 Th 232
228 90
（原子量为 .0287）时，释放出 粒子 228 并求出衰变过程中释放 出多少能量？
（4 He的原子量为 .0026）。写出核反应方程， 4 2
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·2 c
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;
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。
二、原子核中质子与中子的比例
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。
国际单位: m用“kg” C用“m/s” ΔE用“J”
P39问题与练习 3. 常用单位: m用“u(原子质量单位)” ΔE用“uc2”
1u=1.660566×10-27kg
1uc2=931MeV
(表示1u 的质量变化相当于931Me V的能量改变)
第五.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.
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
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。
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
课堂练习:
(1)试证明，1原子质量单位u相当于931.50 MeV的能 量．1u=1.6606×-27kg，光速c=2.9979×108m/s， 1eV=1.6022×10-19J．
(2)碳原子的质量是12.000 000 u，可以看做是由6 个氢原子(质量是1.007 825u)和6个中子组成的．求 核子结合成碳原子核时释放的能量．(在计算中可以 用碳原子的质量代替碳原子核的质量，用氢原子的 质量代替质子的质量，因为电子的质量可以在相减 过程中消去．)
1 1 2 1
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 质量差 = 0.0039×10－27Kg
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。
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6.02×1023个氘核时，放出的能量 就十分可观了．与之相对照的是，使1摩的 碳完全燃烧放出的能量为393.5×103J．折 合为每个碳原子在完全燃烧时放出的能量只 不过4eV．若跟上述核反应中每个原子可能 放出的能量相比，两者相差数十万倍．
某一数值时 某一数值时
相同
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
n H H
1 1 2 1
H H n
1 1 1 0
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．
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。
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。
四、质量亏损
1、例题： 中子的质量 =1.6749×10－27Kg
1 0
n H H
第四.公式ΔE=Δm·2 的单位问题 c
库仑力
万有 引力
mp
核力
通常原子核是稳定的,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。
万有 引力
核力
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？
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
3.
235 92
U（原子量为 .0372）衰变为 Th 232
228 90
（原子量为 .0287）时，释放出 粒子 228 并求出衰变过程中释放 出多少能量？
（4 He的原子量为 .0026）。写出核反应方程， 4 2
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·2 c
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;
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。
二、原子核中质子与中子的比例
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。
国际单位: m用“kg” C用“m/s” ΔE用“J”
P39问题与练习 3. 常用单位: m用“u(原子质量单位)” ΔE用“uc2”
1u=1.660566×10-27kg
1uc2=931MeV
(表示1u 的质量变化相当于931Me V的能量改变)
第五.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.
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
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。
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
课堂练习:
(1)试证明，1原子质量单位u相当于931.50 MeV的能 量．1u=1.6606×-27kg，光速c=2.9979×108m/s， 1eV=1.6022×10-19J．
(2)碳原子的质量是12.000 000 u，可以看做是由6 个氢原子(质量是1.007 825u)和6个中子组成的．求 核子结合成碳原子核时释放的能量．(在计算中可以 用碳原子的质量代替碳原子核的质量，用氢原子的 质量代替质子的质量，因为电子的质量可以在相减 过程中消去．)
1 1 2 1
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 质量差 = 0.0039×10－27Kg
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。
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6.02×1023个氘核时，放出的能量 就十分可观了．与之相对照的是，使1摩的 碳完全燃烧放出的能量为393.5×103J．折 合为每个碳原子在完全燃烧时放出的能量只 不过4eV．若跟上述核反应中每个原子可能 放出的能量相比，两者相差数十万倍．
某一数值时 某一数值时
相同
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
n H H
1 1 2 1
H H n
1 1 1 0
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．
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。
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。
四、质量亏损
1、例题： 中子的质量 =1.6749×10－27Kg
1 0
n H H