原子核的组成与核力.ppt

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原子核物理课件第二章杨福家版

第2章核力与核结构一、核力•（1）核力是强相互作用•质子之间库伦斥力反比于距离，而核内质子间距离非常小，但质子能紧密结合而不散开，说明新的作用力——核力的存在，且是吸引力。

•一般核力约比库伦力大一百倍。

第2章核力与核结构•（2）核力的短程性和饱和性•结合能近似与A成正比，说明核力是短程力；•如果为长程力，一个核子能与核内其它每一个核子发生作用，那么核的结合能正比于核子的成对数A(A-1)，即正比于A2，与实验事实不符。

•核力只作用于相邻核子，由于相邻核子数目有限，因此核力具有明显的饱和性。

第2章核力与核结构•（3）核力的电荷无关性•1932年海森堡假设：质子与质子之间的核力Fpp和中子与中子之间的核力Fnn以及质子与中子之间的核力Fpn都相等，称为核力的电荷无关性。

•利用同位旋概念，质子和中子是一种粒子的两种不同电荷态，同位旋都为1/2，而同位旋第三分量分别为1/2和-1/2。

第2章核力与核结构•（4）核力与自旋有关•利用氘核的基态性质，由一个质子和一个中子组成的最简单核子束缚态，其自旋和宇称为，其自旋为两个核子的总自旋和相对轨道角动量之和。

+=1π I3S13P13D11211P110状态LS第2章核力与核结构•由于氘核基态宇称为正，只能是3S1+3D1态的混合，即有S=1的自旋三重态组成，不存在自旋单态的氘核，核力将使质子和中子倾向于处在自旋平行的态。

•（5）非中心力成分•氘核基态可以是3S1+3D1的混合态，其中3S1态约占96%，3D1态约占4%。

•核力是以中心力为主，混有少量的非中心力。

第2章核力与核结构二、幻数•1.幻数•当原子中的电子数等于某些特殊的数目（2，10，18，36，54，86）时，该元素特别稳定，称为惰性气体元素。

•对于原子核也存在某些特殊的数目，当组成原子核的质子数或者中子数为2，8，20，28，50和82时，原子核特别稳定，这些数目称为幻数。

第2章核力与核结构•2.幻数存在的实验根据•（1）核素丰度•核素丰度是指核素在自然界中的含量，和邻近核素相比，丰度的大小是核素稳定的一种标志。

《原子核和放射性》课件

放射性治疗
利用放射性核素释放的射线对肿瘤进行照射，杀死癌细胞或抑制其生长。
放射性药物
利用放射性核素标记的药物，如碘-131治疗甲状腺疾病，以及正电子发射断层扫描（PET）药物用于诊断肿瘤等疾病。
工农业应用
放射性测井
01
利用放射性核素标记的示踪剂检测石油和天然气储层，提高油
气勘探的效率和准确性。
核物理实验
利用放射性核素产生的射线进行核反应研究，探索原子核的结构和性质，推动核物理学的发展。
地质年代学
利用放射性核素的衰变规律测定岩石和矿物的年龄，研究地球的形成和演化历史。
05
CATALOGUE
放射性的防护与安全
放射性防护的原则与措施
放射性防护原则
采取一切合理措施，保护工作人员和公众免受放射性危害，并尽可能减少放射性照射。
放射性
某些不稳定原子核会自发地释放出射线，这种现象称为放射性。
半衰期
放射性同位素的应用
在医学、工业、科研等领域有广泛应用，如放射性治疗、工业探伤、放射性示踪等。
放射性衰变过程中，一半原子核发生衰变所需要的时间。
02
CATALOGUE
放射性及其来源
放射性的定义
放射性
是指物质能够自发地放出射线，并从原子核内部释放出能量。
遵循国家和地方政府的放射性安全标准和法规，确保放射性设施建设和运行符合相关要求。
按照国家规定申请和办理放射性工作许可证，确保合法合规开展放射性工作。
监测与记录
应急预案
定期对工作场所和设备进行放射性监测，并做好监测数据的记录和分析，及时发现和解决潜在问题。
制定和实施放射性事故应急预案，确保在发生事故时能够迅速、有效地应对，减轻事故后果。

高中物理人教版选修3课件：1.原子核的组成

的能量； • （2）知道什么是链式反应； • （3）会计算重核裂变过程中释放出的能量； • （4）知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型，
了解核电站及核能发电的优缺点。 • 2、过程与方法 • （1）通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养
学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力； • （2）通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归
库仑力
万有
mp 引力
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？
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。
有92个质子, 质量数为235,
4 2
He表示氦原子核
(即有143个中子)
有2个质子, 质量数为4,
(即有2个中子)
4.同位素:如质子数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为同位素。
11H (氢)
2 1
H
(重氢)
13H (氚)
氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法哪个正确？
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．)

人教版九年级下册物理《核能》课件

发电成本低
弊产生放射性废料
排热量大建厂成本大核泄漏污染大
原子弹链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。原子弹就是根据这个原理制成的。
常见的发电方式的对比见《教材帮》物理RJ九下第二十二章第2节知识点2
例题
关于裂变反应，下列说法中错误的是（ A ）铀235原子核
2．链式反应
用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。
外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？
想想议议
将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？
用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会继续轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。
R·九年级下册
课前自学准备课标要求
学习目标
1.常识性了解核能及核能的获取方式。 2.了解原子核的结构及核能的利用。 3.理解核裂变和核聚变，能正确说出核裂变和核聚变的应用。
课前自学准备预习检测
1.原子结构：原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动。
2.核能：质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。
H
（2）氧原子由原子核和八个核外电子组成。原子核有八个质子和八个中子，由于中子不带电，所以正负电荷量仍然相同。
O
原子核由质子和中子组成，周围有电子
原
原子
核
质子（带正电）集中原子大部
中子（不带电）分质量
子核外电子（带负电，绕核高速旋转）

原子核结构概述

4 集体运动模型
• 集体运动模型实际上是对原子核中单粒子运动和集体运动进行统一描写
的一种唯象理论。壳层模型和集体模型各有成功之处，把两种模型综合起
来就可以更全面地解释各种原子核的实验事实。 • 两种运动还有相互影响。根据综合模型可很好说明核的转动能级和振动能级，关于核的电器极矩、磁矩以及γ跃迁率的计算和实验值的符合程度也都有明显改善。
1918~1922年，系统阐述了“对应原理” 在此基础上,海森伯等研究色散提出矩阵力学建立量子力学. 1936年，提出原子核的液滴模型，成功解释重核裂变. 1939年, 任丹麦皇家科学院院长. 1943年, 躲避纳粹的迫害，逃往瑞典。 1944年,在美国参加和原子弹有关理论研究. 1947年, 丹麦政府为了表彰玻尔的功绩，封他为“骑象勋爵”. 1952年, 倡议建立欧洲原子核研究中心 , 且自任主席。 1955年, 参加创建北欧理论原子物理学研究所担任主任; 丹麦成立原子能委员会，被任命为主席.
18Βιβλιοθήκη 4 集体运动模型• 1953年由奥格· 玻尔（Bohr Aage，1922～）和莫特尔逊（Mottelson Ben
Bey，1926～）提出原子核的集体模型，是在壳层模型和液滴模型的基础上
发展起来的。集体模型的基础是壳层模型，它保留了壳层结构的基本概念，即认为核子在平均核场中独立运动并产生壳层结构。但它对壳层模型作了重要补充，认为原子核可以发生形变（指球形变为非球形），并产生转动和振动等集体运动。
21
三、原子核的壳层模型的中心思想是什么？
• 1 原子核中虽然不存在与原子中相类似的不便的有心立场，但我们可以把原子核中
的每个核子看作是在一个平均场中运动，这个平均场是所有其它核子对一个核子

核反应和核能 PPT课件

（2）由电荷数守恒和质量数守恒可以判定X的质量数为140，电荷数为54，所以中子数为：140－54=86.
（3）衰变是原子核自发地放出α粒子或β粒子的反应，C是β 衰变，D是α衰变，E是人工控制的原子核的变化，属人工转变，裂变是重核吸收中子后分裂成几个中等质量的核的反应，B是裂变，聚变是几个轻核结合成较大质量的核的反应，A是聚变. 答案：（1）E A、B （2）140 86 （3）见解析
（4）核反应方程遵循的规律 ①质量数守恒. ②电荷数守恒.
3.核能（1）核力：核子间的作用力.其特点为短程强引力：作用范围为 2.0×10-15 m，只在相邻的核子间发生作用. （2）核能：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）质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程 E= mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小 Δm，这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能 ΔE=Δmc2.
第三单元核反应核能
基础整合
1.原子核的组成（1）原子核由质子和中子组成. （2）具有相同的质子数、不同的中子数的原子互称为同位
素，同位素具有相同的化学性质. （3）物质发射射线的性质称为放射性，放射性元素自发地
放出射线的现象叫做天然放射现象.
2.核反应（1）衰变射线，其射线的本质和性质如下表：
答案：A.
【例 4】在磁感应强度为 B 的匀强磁场中有原来静止的铀核
238 U92 和 234 90Th，由于发生衰变而使生成物做匀速圆周运动. （1）试画出铀 238 发生 α 衰变时产生 α 粒子及新核的运动轨迹示意图和钍 234 发生 β 衰变时产生 β 粒子及新核的运动轨迹示意图.
（2）若铀核的质量为 M，α 粒子的质量为 m，α 粒子带的电荷量为 q，测得 α 粒子做圆周运动的轨道半径为 R，反应过程中释放

选修3-5-3.1原子核的组成与核力核反应

核反应
阅？恒电荷数守 2. 核反应前后有哪些守恒量？
恒质量不守恒！质能转换！规律
想一想
古时，“炼金术”在世界各地都很流行，其目标之一是将贱金属转化为贵金属。例如，有人想把铅变成黄金，但终究没有实现。（1）用学过的知识解释，为什么他们的想法不能实现？（2）今天能否实现？（3）你认为这种“炼金”方法能盈利吗？
小结
组成表示
原子核
质子、中子质量数、电荷数同位素短程
结合
变化
核力
核反应
强大
电荷无关
质量数、电荷数守恒质能转换
选修3-5 第三章原子核
第1节原子核的组成与核力
原子核的组成
质子
由卢瑟福发现
带正电，电量为一个元电荷
统称为核子
中子
由查德威克发现
不带电，质量与质子非常接近
原子核的表示方法
同位素
质子数相同中子数不同
例：
核力
问题：质子，库伦斥力，为何不散开？特点
阅读教材第37~38 页，回答下列问题：仅在原子核大小范围内存在
核子距离大于0.8*10 m时，表现为引力短程 1. 分组计算两个质子间的万有引力和库伦力大小。
-15
强大
（参数见课本37页）电荷无关
核子距离小于0.8*10-15m时，表现为斥力
2. 桌子与椅子、中子与中子、中子与质子、质子与质子，哪些之间有核力？为什么？ 3. 为什么质子越多的原子往往有更多的中子？

2025届高三物理一轮复习原子和原子核(50张PPT)

考点3 原子核的衰变及半衰期
质子
中子
质子数
贝克勒尔
原子核
名称
构成
符号
电荷量
质量
电离能力
贯穿本领
α射线
_______核
+2e
4 u
最_______
最_______
β射线
_______
-e
较强
较强
γ射线
光子
γ
0
0
最_______
最_______
3.三种射线的比较。
氦
强
弱
电子
弱
强
4.原子核的衰变。(1)衰变:原子核自发地放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
中子转化为质子和电子
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
(2)α衰变、β衰变。
核内部自身的因素
无关
6.放射性同位素的应用与防护。(1)放射性同位素:有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质_______(填“相同”或“不同”)。(2)应用:消除静电、工业探伤、作示踪原子等。(3)防护:防止放射性对人体组织的伤害。
答案 AC
1.核力:原子核内部,核子间所特有的相互作用力。2.结合能:原子核是核子凭借_______结合在一起构成的,要把它们分开需要的能量,叫作原子的结合能,也叫核能。
考点5 质量亏损及核能的计算
核力
3.比结合能:原子核的结合能与_______之比,叫作比结合能,也叫平均结合能。比结合能越_______,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。4.核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=______。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=_______。

核力与结合能课件

•核力与结合能
•8
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。
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。
•核力与结合能
•5
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。
为什么会这样呢？
•核力与结合能
宏观例子：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。
概念：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。
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、让氢原子吸收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
•核力与结合能
•13
三、结合能
②结合能是原子具有的能量吗？如何理解结合能？
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

原子核的组成课件

核和氮核，通过测量被打出的氢核和氮核的速度，推算出这种射线的粒子的质量跟氢核的质量差不多，并把这种粒子叫做中子．二、原子核的组成 1．原子核的组成：由_质__子__和_中__子__组成，因此它们统称为 _核__子__ ． 2．原子核的电荷数：等于原子核的_质__子__数__即原子的_原__子__序__ __数__． 3．原子核的质量数：等于_质__子__数__和_中__子__数__的总和．
四、核反应方程
1．核反应方程的定义：在核反应中，参与反应的原子核内的
核子(质子和中子)将重新排列或发生转化．用_原__子__核__的符
号来表示核反应过程的式子称为核反应方程． 2．核反应遵从的规律：核反应遵从_电__荷__数__守恒和质__量__数__守
恒，即核反应方程两边的质量数和质子数均是守恒的．如卢瑟福发现质子的人工核反应方程可表示为：42He＋174N→ 187O＋11H.
(2)若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多． (3)由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．
(3)2173Al＋10n→2172Mg＋11H (4)174N＋24He→178O＋11H 此核反应使卢瑟福首次发现了质子．
(5)2113Na＋12H→2141Na＋11H
借题发挥书写核反应方程四条重要原则 (1)质量数守恒和电荷数守恒； (2)中间用箭头，不能写成等号； (3)能量守恒(中学阶段不做要求)； (4)核反应必须是实验中能够发生的．
3．写核反应方程时应注意的问题 (1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向． (2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰． (3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化．

核力和核能

4、质能方程：
E = m c2
ΔE=Δm c2
E=(m)c2=[Zmp+(A-Z)mn-mX]c2
以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。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。
5、平均结合能
平均结合能：原子核的结合能与核子数的之比称为该原子核的平均结合能（比结合能）。每个核子的平均结合能为：
6 3
Li n H He 4.8MeV
1 0 3 1 4 2 1 H 3 H4 He 0 n 17.6MeV 1 2
2 1
氢弹结构示意图
七、反应堆
原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，为了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆。核反应堆是人工控制链式反应的装置。
中子和质子的质量和 =2.015 941 u
氘核的质量 =2.013 553 u
质量差Δm =0.002 388 u
3、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. 具体：把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损． m=Zmp+(A-Z)mn-mX
解：由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由
p2 1 EK 2m m
218 222 Ea ，由质能方程得质量亏损是 2 218 c
，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是 222 E
四、裂变和聚变
核裂变：比铁重的一个核分裂成两个较轻的核时，也会释放出能量，这种核反应叫做核裂变。核聚变：比铁轻的两个轻核聚合成一个较重的核时，会释放出能量来，这种核反应叫做核聚变。