高中物理 第十九章原子核

第十九章原子核

第5节核力与结合能

学习目标：

1、了解四种基本相互作用，知道核力的性质；

2、能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不能比例的原因；

3、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。

学习重难点：

1、结合能、比结合能概念的理解

2、结合能、质量亏损的计算

自学指导：

1、阅读课本P79, 了解核力是怎么发现的，知道核力有别于万有引力和电磁

力的特点，注意大小和作用范围，了解四种基本相互作用。

2、阅读课本P80，从图19.5-2中可以看出轻、重原子核中的质子和中子数呈

现什么规律？试着从核力与电磁力不同作用特点来分析原因。

3、什么是结合能？比结合能和结合能什么关系? 试着从能量角度理解为什么

比结合能越大，原子核越稳定。

4、如何求出原子核的结合能？质能方程反映了一定的质量对应一定的能量的

关系。参照例题，掌握（比）结合能的计算。

5、阅读课本P82，从图19.5-3中可以看出什么？知道并理解使重核分裂成中

等大小的核或者把较小的核合并成中等大小的核会释放大量能量即核裂变和聚变

自学检测：

一、核力

1、简述核力的发现

2、核力的特点

3、四种基本相互作用

二、原子核中质子与中子的比例

1、对图19.5-2进行提问，知道轻、重原子核中质子和中子的比例不同

2、为什么轻重原子核中质子和中子的比例不同，根据核力和电磁力的作用特点

要求学生进行解释

三、结合能

1、什么是结合能

2、比结合能和结合能什么关系

3、为什么比结合能越大，核越稳定：

比结合能越大，意味着吧同样数量的核子分开所需要的能量越大，说明核子结合的越牢固，原子核越稳定。

比结合能大的大小放映了原子核的稳定程度。

4、比结合能曲线

对图19.5-3的理解

中等大小的核的比结合能最大。

位于曲线高处的那些核结合的非常紧，也就是说把一个这样的和分离开需要对每个核子供给大量能量，在左边和右边，那些在曲线较低处的核结合的比较松，把他们分离开所需要提供给每个核子的能量就少。

四、质量亏损和质能方程

1、质能方程

2、质量亏损

3、根据质能方程求结合能、比结合能

4、对质量亏损和核反应中能量质量变化的补充介绍

当堂训练：

1、对于核力，以下说法正确的是（）

A、核力就是电磁力

B 、核力是强相互作用，是强力

C 、核子之间的距离小于0.8×10-15m时，核力表现为斥力，因此核子不会

融合在一起

D、核力同万有引力定律没有区别，都是物体间的相互作用

2、关于原子核中质子和中子的说法，正确的是（）

A、原子核中质子和中子数一定相等

B 、原子核都是非常稳定的

C、稳定的重原子核里，质子数比中子数多

D 、由于核力作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，

形成的核也一定是不稳定的

3、关于原子核的结合能，下面说法正确的是（）

A．不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能量相同

B．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，吸收的能量是一个恒定值

C、核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子放出的能量

D、核子结合成原子核放出的能量或原子核分解成核子吸收的能量

4、下面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分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、中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大

5、一个质子和一个中子结合成一个氘核，同时辐射一个γ子。已知质子、中子、

氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是（）

A、核反应方程是11H+10n→31H+ γ

B、聚变反应中的质量亏损∆m=m1+m2-m3

C、辐射出的γ光子的能量为E=（m3-m1-m2)c

D、γ光子的波长为λ=h/(m1+m2-m3)c2

6、核物理中常以碳原子（碳12）的质量的1/12作为原子质量单位，用“u”来表示，1u=1.6606×10-27Kg,常以电子伏（ev）作为能量单位，试证1uc2=931.5Mev. 已知光速c=2.9979×108m/s.

7、（选作）假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦核的同位素和中子，

已知氘核的质量是 2.0136u,中子的质量是 1.0087u,氦核同位素的质量是

3.0150u.

1)该聚变的核反应方程式是，在聚变核反应中释放出的能量

为Mev(保留两位有效数字）。

2)若氘核和氦核发生聚变反应生成锂核，反应方程为31H+42He→73Li,已知各

核的比结合能为E H=1.112Mev,E He=7.075Mev,E Li=5.603Mev,试求此核反应过程中释放的核能。

答：1）21H+21H→32He+10n

∆m=2m H-(m He+m n)=2×2.0136u-(3.0150+1.0087u)=3.5×10-3u

∆E=3.5×10-3×931.5Mev=3.3Mev

2)E1=3×1.112Mev+4×7.075Mev=31.636Mev

E2=7×5.603Mev=39.221Mev

∆E=39.221-31.636Mev=7.585Mev

归纳总结：

1、核力(维系原子核中核子稳定的强力）

2、原子核中质子与中子比例不同(核力短程力）

3、结合能（把核中的核子分开所需要的能量）和比结合能（平均结合能）

4、质量亏损及结合能的求法（△E=Δmc2）

课后作业：

1、课后习题4；

2、创新设计针对训练4；

3、查阅资料，预习核裂变聚变，了解核能的利用。