原子核既然是由质子和中子组成的,它的质量就应等于所有质子和中子的质量之和： 根据爱因斯坦质能关系,可
原子核的组成
原子核的组成原子核是物质世界中最微小的结构之一，它由质子和中子组成。
这个微小而精密的结构承载着丰富的信息和能量。
了解原子核的组成对于我们理解物质的本质和整个宇宙的演化过程至关重要。
首先，让我们来了解原子核的基本构成单位——质子和中子。
质子是带有正电荷的基本粒子，它的质量约为中子的近2000倍。
中子是一种不带电的基本粒子，其质量与质子相近。
质子和中子被称为核子。
它们通过强相互作用相互结合而成稳定的原子核。
然而，质子和中子自身也并不是不可分割的基本粒子，它们分别由更基本的粒子组成。
质子是由三个夸克（上夸克和两个下夸克）组成的复合粒子，而中子也由三个夸克（两个上夸克和一个下夸克）组成。
夸克是一类基本粒子，它们具有电荷和不同的颜色荷。
夸克之间通过强相互作用相互吸引形成一个稳定的原子核。
原子核的结构非常复杂，其中夸克之间的相互作用起到了至关重要的作用。
除了强相互作用外，质子和中子之间还具有电磁相互作用。
在原子核内，质子之间的排斥力非常强，因为它们带有相同的正电荷。
中子之间也存在排斥力。
然而，通过强相互作用的吸引力，原子核能够保持相对稳定的结构。
原子核的组成不仅仅与基本粒子有关，还与能量有关。
原子核的质量并不等于核子的质量之和。
这是因为质子和中子之间的结合能导致质量的损失。
根据爱因斯坦的质能关系，质量的损失被转化为能量。
这就是著名的爱因斯坦方程E=mc²。
原子核的组成和结构对于物质的性质和相互作用具有重要影响。
原子核的质量决定了原子的质量，而原子的质量决定了物质的密度和强度。
原子核的结构影响着原子的化学性质和相互作用方式。
通过研究和理解原子核的组成，我们可以探索物质的本质和宇宙的演化过程。
最后，值得一提的是，原子核并非一成不变。
在一些物理过程中，原子核可能经历衰变，从而转变成不同的核。
核衰变是一种放射性衰变过程，其中原子核释放出粒子或电磁辐射。
这种核变化是原子核组成的动态体现，也是宇宙演化中不可或缺的一部分。
中学物理核能知识点解析
中学物理核能知识点解析核能(或称原子能)是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc² ，其中E=能量，m=质量，c=光速。
今天我要与大家分享的是：中学物理《核能》知识点解析。
具体内容如下:核能可通过三种核反应之一释放：1、核裂变，较重的原子核分裂释放结合能。
2、核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结合能。
3、核衰变，原子核自发衰变过程中释放能量。
核能俗称原子能，它是原子核里的核子——中子或质子，重新分配和组合时释放出来的能量。
核能分为两类：一类叫裂变能，一类叫聚变能。
核能有巨大威力。
1公斤铀原子核全部裂变释放出来的能量，约等于2700吨标准煤燃烧时所放出的化学能。
一座100万千瓦的核电站，每年只需25吨至30吨低浓度铀核燃料，运送这些核燃料只需10辆卡车;而相同功率的煤电站，每年则需要300多万吨原煤，运输这些煤炭，要1000列火车。
核聚变反应释放的能量则更巨大。
据测算1公斤煤只能使一列火车开动8米;一公斤裂变原料可使一列火车开动4万公里;而1公斤聚变原料可以使一列火车行驶40万公里，相当于地球到月球的距离。
原子及核世界上的一切物质都是由带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子构成的。
原子核包括质子和中子，质子数决定了该原子属于何种元素，原子的质量数等于质子数和中子数之和。
如一个铀-235原子是由原子核(由92个质子和143个中子组成)和92个电子构成的。
如果把原子看作是我们生活的地球，那么原子核就相当于一个乒乓球的大小。
虽然原子核的体积很小，但在一定条件下它却能释放出惊人的能量。
同位素质子数相同而中子数不同或者说原子序数相同而原子质量数不同的一些原子被称为同位素，它们在化学元素周期表上占据同一个位置。
简单的说同位素就是指某个元素的各种原子，它们具有相同的化学性质。
按质量不同通常可以分为重同位素和轻同位素。
铀同位素铀是自然界中原子序数最大的元素。
原子核的组成和核力
1931年，约里奥夫妇反复了玻特和贝克旳试验，并用这种未知射线去轰击石蜡。成果竟从中打出能量约5.7 MeV旳质子．这是异常惊人旳新发觉，因为其行为完全不同于γ射线，γ射线只能打出电子而打不出质子，γ光子旳质量近乎０，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理旳，但质子质量是电子旳1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？假如以为轰击石蜡旳射线是γ射线，那么光子旳能量应达55 MeV，这与实际测得旳射线能量10 MeV相去甚远．这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是γ射线……！可惜旳是，他们擦肩而过，无缘相识。面对55eV与10eV旳矛盾 ，他们还是十分牵强地解释为其他旳原因，并于1932年１月11日向巴黎科学院提交了试验情况和对未知射线鉴定为γ射线旳结论。
1932年１月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇旳试验使他心跳，他以为约里奥夫妇旳结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了23年旳中子。他决定用云室旳措施探测射线旳速度和质量。
他先测出射线旳速度不到光速旳十分之一，排除了是γ射线旳可能，又用弹性碰撞动量守恒旳措施测出不带电粒子旳质量与质子质量差不多。他还根据自旋拟定不带电旳粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新旳独立粒子，他称之为中子。就这么，仅用了十天时间，成功地证明了这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为“中子之父”，并所以获1935年诺贝尔物理奖。
原子核旳表达:
高中物理必修3-5原子核知识点
高中物理必修3-5原子核知识点原子核是高中物理必修3-5的内容，有哪些知识点需要我们了解?下面是店铺给大家带来的高中物理原子核知识点，希望对你有帮助。
高中物理原子核知识点一、原子核的组成1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。
2、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。
查德威克经过研究，证明：用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强(10-20厘米的铅板)的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。
3、质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。
具有相同质子数的原子属于同一种元素;具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。
二、放射性元素的衰变1、天然放射现象(1)人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。
(2)1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽·居里和皮埃尔·居里经过研究发现了新元素钋和镭。
(3)用磁场来研究放射线的性质(图见3-5第74页)：①α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强;②β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强(几毫米的铝板)，电离作用较弱;③γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强(几厘米的铅板)，电离作用很小。
2、原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
在衰变中电荷数和质量数都是守恒的(注意：质量并不守恒。
)。
γ射线是伴随α射线或β射线产生的，没有单独的γ衰变(γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。
)。
2、半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。
放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。
第一章_原子核物理讲义
②当A＞30时，比结合能接近于8MeV/Nu， 这表明原子核的结合能与核子数近似成正 比。这一事实揭示了核力的饱和性。 ③比结合能曲线的形状是中间高、两头低。 说明A为50－150的中等质量的原子核结合 的比较紧，而很轻的核和很重的核结合得 比较松，这正是人类利用核能的基本根据。 当一个重原子核分裂成两个中等质量的原 子核时，比结合能由小变大，有核能释放 出来。例如235U吸收一个热中子后，裂变成 两个中等质量的原子核，比结合能由7.6增 大到8.5MeV/Nu，同时有大约210MeV的能量 放出。
7 (2 )3 L i核 的 半 径 为 ： R 1 .2 73 1 .2 1 .9 12 .3 0 f m 2 n 7 由 原 子 物 理 易 知 ， 电 子 的 轨 道 半 径 由 公 式 ： r = a 计 算 ， 对 于 i原 子 最 内 层 1 3L z 0 .5 3 10 1 0 4 轨 道 ， 取 n = 1 、 z = 3 、 a 0 .5 3 1 0 m , 则 r 1 0 m = 1 .7 7 1 0f m ， 从 而 1 3 r 1 7 7 0 0 7 6 9 6 。 R 2 .3 0 可 见 原 子 核 半 径 比 原 子 半 径 小 数 千 倍 。
1
§1.3原子核的结合能和质量（或结 合能的）半经验公式
1、原子能的结合能
（1）“1+1≠2” 原子核既然是中子和质子所组成，但 原子核的质量小于核内中子和质子质量之 和。 中子和质子组成氘核时，会发出一部分 能量（2.225MeV），这就是氘核的结合能。
（2）核的结合能 假如，一原子核质量为m，有Z个质子， N个中子，那么该原子核的结合能B由下式 决定：
利用高能电子散射实验，测得一些核的电荷分布如图 1.2.1，这种分布可近似用二参量费米分布函数描述， 即： ρ r－c （1.2.4） 1+exp( ）
5.1原子核的组成 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3
5.1原子核的组成〖教材分析〗本节教材从放射性物质的的射线分成三束的实验事实出发，分别介绍了a 射线，β射线和γ射线。
通过研究这三种射线，确定了原子核内是由结构的。
最后有卢瑟福和它的学生共同完成了原子核构造的猜想与验证，知道原子核由中子和质子组成。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道三种射线的特性，原子核的组成及其表示符号。
科学思维∶通过一些宏观实验，去猜测、探究微观结构，建立微观模型。
科学探究：分析天然放射现象和a粒子散射实验培养学生分析能力，揭示原子核的科学本质。
科学态度与责任∶尊重客观实验事实，认识到原子核可以再分。
体会到极大极小的原理，感悟生命的渺小，更加的热爱生命。
〖教学重难点〗教学重点：三种射线的本质，原子核的组成及表示方法，同位素的概念。
教学难点：原子核的组成及表示方法。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗核能是人类第一次利用除太阳以外的能量。
（动图展示核电站）核能是蕴藏在原子核内部的能量。
核能的发现是人们探索微观物质结构的一个重大成果。
人类通过许多方式利用核能，主要的途径是发电。
一、新课引入关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射现象。
那么，人们是怎样从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核秘密的呢?二、新课教学（一）天然放射现象1.贝克勒尔的早期研究1896年，贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使底片感光。
这是铀原子本身的性质。
（视频介绍新中国发现的铀矿，增加爱国主义教育。
）2.居里夫妇的研究居里夫妇对铀和含铀的各种矿石进行了深入研究。
他们研究了一种沥青铀矿，根据它的含铀量计算发出的射线不会太强。
①居里夫妇对最早提出了放射性的概念②命名两种新元素：钋（Po）和镭（Ra）3.放射性的概念①放射性：物质发射射线的性质②放射性元素：具有放射性的元素③天然放射现象：放射性的元素自发地发出射线的现象放射性并不是少数元素的专利，所有原子序数大于等于83的元素以及部分原子序数小于83的元素都具有放射性。
原子核原子的中心部分
原子核原子的中心部分原子核是一颗原子的中心部分，它包含着原子的大部分质量。
原子核是由质子和中子组成的，它们紧密地聚集在一起，形成了一个稳定的结构。
1. 原子核的组成原子核由质子和中子组成。
质子带有正电荷，而中子是中性粒子。
在原子核中，质子和中子通过强相互作用力相互紧密地结合在一起。
2. 原子核的质量原子核的质量主要来自于质子和中子的质量之和。
质子的质量约为1.6 x 10^-27千克，中子的质量约为1.7 x 10^-27千克。
因此，原子核的质量通常比电子的质量大得多。
3. 原子核的大小原子核的大小相对于整个原子来说非常小。
通常情况下，原子核的直径约为10^-15米，而整个原子的直径约为10^-10米。
因此，原子核的体积非常小，占据了整个原子体积的极小部分。
4. 原子核的稳定性原子核的稳定性取决于质子和中子之间的相互作用力。
当质子和中子的数量适当时，他们之间的相互作用力足够强大以维持原子核的稳定。
然而，当原子核中的质子或中子数量不平衡时，它可能变得不稳定，从而导致放射性衰变。
5. 原子核的能级结构原子核内部的质子和中子存在不同的能级。
这些能级影响了原子核内部的一些核反应和放射性衰变过程。
通过研究原子核能级结构，科学家可以揭示原子核的物理性质和核反应的机制。
总结:原子核是原子的中心部分，由质子和中子组成。
它的质量大部分来自质子和中子，而且相对于整个原子而言，它的体积非常小。
原子核的稳定性取决于质子和中子之间的相互作用力以及它们的数量。
对原子核的研究有助于我们更好地理解原子的结构和性质。
原子结构原子核与电子构型的关系
原子结构原子核与电子构型的关系原子结构、原子核与电子构型的关系原子是构成物质的基本单位，而原子结构的重要组成部分是原子核和电子。
原子核位于原子的中心，而电子则围绕原子核运动。
原子核和电子之间存在着一定的关系，这种关系决定了原子的化学性质和物理性质。
本文将探讨原子结构、原子核与电子构型之间的关系。
一、原子结构的组成原子结构主要由原子核和电子组成。
原子核是由质子和中子组成的，质子带有正电荷，中子不带电荷。
原子核位于原子的中心，占据很小的体积，但质量非常大。
电子是带有负电荷的粒子，围绕着原子核旋转，形成电子云。
二、原子核和元素的关系原子核中的质子数目决定了元素的性质。
每个元素都有一个特定的原子序数，就是其原子核中质子的数目。
例如，氢元素的原子核中只有一个质子，所以它的原子序数为1；氧元素的原子核中有八个质子，所以其原子序数为8。
原子序数不同的元素具有不同的化学性质。
三、原子核和质量数的关系原子核中还包含中子，中子的数目和质子的数目之和称为质量数。
原子的质量主要由原子核的质量决定。
质量数不同的同位素在化学性质上相同，但物理性质可能有所不同。
例如，氢元素有三种同位素，氘（D）、氚（T）和正常氢（H），它们的质量数分别为2、3和1。
四、电子的能级和电子壳层电子围绕原子核运动，其运动轨道被划分为不同的能级，每个能级可以容纳一定数量的电子。
不同的能级由数字表示，能级数字越高，能级越远离原子核，能量也越高。
每个能级又可以进一步分为不同的轨道，称为电子壳层。
在电子壳层中，每个轨道可以容纳一定数量的电子，按顺序填充。
五、电子构型和元素周期表电子的排布遵循一定的规律，即泡利的不相容原理和洪特规则等。
根据这些规律，可以确定每个元素的电子构型。
电子构型描述了一个原子中各个能级和电子壳层的填充情况。
通过电子构型，我们可以推测出元素的化学性质和反应行为。
元素周期表中的元素按照其原子序数排列，并以电子构型的方式展示。
六、原子核与电子构型的关系原子核的质子数目决定了元素的化学性质，而电子构型则决定了元素的电子行为。
(学案)5.1原子核的组成含解析
第五章原子核1.原子核的组成必备知识·素养奠基一、天然放射现象1.1896年,法国物理学家贝克勒尔发现,铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线,这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光。
2.物质发射射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为放射性元素,放射性元素能自发地发出射线的现象叫作天然放射现象。
3.原子序数大于83的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于或等于83的元素,有的也能放出射线。
二、射线到底是什么【思考】提示:甲为β射线,乙为γ射线,丙为α射线。
1.α射线:实际上就是氦原子核,速度可达到光速的,其电离能力强,穿透能力较弱,在空气中只能前进几厘米,用一张纸就能把它挡住。
2.β射线:是高速电子流,它速度很大,可达光速的99%,它的电离能力较弱,穿透能力较强,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。
3.γ射线:呈电中性,是能量很高的电磁波,波长很短,在10-10 m以下,它的电离作用更弱,穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
4.放射线来自原子核,说明原子核内部是有结构的。
三、原子核的组成1.质子的发现:1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子,质子是原子核的组成部分。
2.中子的发现:卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同,但不带电的粒子,称为中子。
查德威克通过实验证实了这个猜想。
3.原子核的组成:原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为核子。
4.原子核的符号:5.同位素:具有相同的质子数而中子数不同的原子核,在元素周期表中处于同一位置,因而互称同位素。
例如,氢有三种同位素氕、氘、氚,符号是H H H。
关键能力·素养形成一天然放射现象的三种射线1.三种射线的比较:α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波) 带电量2e -e 0质量4m pm p=1.67×10-27kg静止质量为零符号He e γ速度0.1c 0.99c c在电磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱2.三种射线在电场和磁场中的偏转:(1)在匀强电场中,γ射线不发生偏转,做匀速直线运动,α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动,在同样的条件下,β粒子的偏移大,如图所示。
20-2原子核的结合能__裂变和聚变
不易被克服；仅对于原子序数小的轻核才能
发生核聚变。
氢核的聚变
最重要的聚变过程之一是碳氮循环，其循 环结果是把四个质子结合成一个氮核：
p162 C173 N
13 7
N163 C
e
p163C174 N
p174 N185 O
15 8
O175
N
e
p
175N
162
C
4 2
H
e
这个过程中释放的能量约为26.7MeV
受控热核反应：如果在受控条件下，每次裂变平 均只有一个中子引起新的裂变，维持稳定的链式反 应，这就是核反应堆中的情况。
重核的裂变
原子弹： 利用铀、钚原子核的自持核裂变链式反
应原理制成的武器
自持核裂变链式反应：不需外界干预，自身可持续进 行的核裂变链式反应。
重核的裂变
原子弹爆炸
冲击波
光辐射
核电磁脉冲
§20-2 原子核的结合能 裂变和聚变
1.原子核的结合能
原子核既然是由质子和中子组成的，它的质量就 应等于所有质子和中子的质量之和：
mx=Zmp+(A-Z)mn 但实验测定的原子质量mx总是小于所有核子质量 之和，这一差值称为原子核的质量亏损：
m=Zmp+(A-Z)mn-mX
根据爱因斯坦质能关系，可得原子核的结合能：
原子核的结合能
爱因斯坦
E=(m)c2=[Zmp+(A-Z)mn-mX]c2
质子和中子组成核的过程中，有能量E 释放出来。反之，要使原子核再分解为 单个的质子和中子就必须吸收E的能量。
氘 E
质子
中子
氘核吸收E能量后分解为质子和中子
原子核的结合能
原子核物理学的基础
原子核物理学的基础原子核物理学是研究原子核结构、性质和相互作用的学科。
它是现代物理学的重要分支之一，对于我们理解宇宙的本质和发展具有重要意义。
本文将介绍原子核物理学的基础知识，包括原子核的组成、结构和相互作用等方面。
一、原子核的组成原子核是原子的核心部分，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷。
质子和中子统称为核子。
原子核的质量主要由质子和中子的质量决定，而原子核的电荷则由其中的质子数决定。
原子核的质量数A等于质子数Z与中子数N之和，即A=Z+N。
二、原子核的结构原子核的结构是由质子和中子的排列组合决定的。
根据泡利不相容原理，每个能级上的核子只能容纳两个，且自旋方向相反。
原子核中的质子和中子分别占据不同的能级。
原子核的能级结构类似于原子的能级结构，但由于核子之间的相互作用较强，能级间的能量差距较大。
三、原子核的相互作用原子核中的质子和中子之间存在着强相互作用力，这是维持原子核稳定的主要力量。
强相互作用力是一种非常强大的力量，它能够克服质子之间的电磁斥力，使得原子核能够稳定存在。
除了强相互作用力外，原子核中的质子和中子之间还存在着弱相互作用力和电磁相互作用力。
四、原子核的衰变原子核在一些特定条件下会发生衰变，即核子的数量和结构发生改变。
常见的核衰变方式包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核放出一个α粒子，即两个质子和两个中子组成的氦核。
β衰变是指原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，或者一个质子转变为一个中子和一个反电子中微子。
γ衰变是指原子核放出γ射线，即高能光子。
五、原子核的能量原子核的能量是由核子的质量和相互作用力决定的。
根据爱因斯坦的质能关系，E=mc²，质量和能量之间存在着等价关系。
原子核的能量可以通过核反应和核聚变等方式进行转化。
核反应是指原子核之间的相互作用，包括核裂变和核聚变。
核裂变是指重核分裂成两个或多个轻核的过程，核聚变是指轻核融合成一个或多个重核的过程。
2022版新教材高考物理一轮复习第16章原子物理第2讲原子核学案鲁科版
第2讲原子核一、原子核的组成、放射性元素的衰变1．天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。
天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。
2．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
3．原子核的衰变(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化。
(2)分类α衰变：A Z X―→A－4Z－2Y＋42He，如：238 92U―→234 90Th＋42He；β衰变：A Z X―→A Z＋1Y＋0－1e，如：234 90Th―→234 91Pa＋0－1e。
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
4．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相同。
(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。
思考辨析1．原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数。
(√)2．β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。
(√)3．半衰期可以通过人工进行控制。
(×)4．某放射性元素的半衰期为4天，若有100个这样的原子核，经过4天后还剩50个。
这种说法对吗？提示：不对，半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，100个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对。
核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒，但不是总质量守恒。
1．核力和核能(1)核力：原子核内部，邻近核子间所特有的相互作用力。
(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2。
(3)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＝Δmc2。
2．裂变反应和聚变反应(1)重核裂变①定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。
核子物理知识点
核子物理知识点核子物理是物理学的一个重要分支，研究原子核的性质和相互作用。
本文将介绍一些核子物理的基本知识点，帮助读者更好地理解核子物理的原理和应用。
一、原子核的组成和结构1. 原子核的组成原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。
质子和中子合称为核子，是原子核的基本组成单位。
2. 质子数和中子数原子核的质子数等于核电荷数，记为Z；中子数记为N。
原子核的质量数等于质子数和中子数之和，记为A。
3. 同位素具有相同质子数Z但中子数不同的核素称为同位素。
同位素具有相同的原子序数，但质量数不同，因此物理性质相近。
4. 核外电子核外电子以轨道方式绕着原子核运动，负责构成了原子的外层结构。
核外电子数量等于原子核的质子数。
二、放射性衰变及其定律1. 放射性某些核素具有不稳定的原子核，会自发地发生放射性衰变，释放出放射性粒子或电磁辐射。
这些核素被称为放射性核素。
2. 放射性衰变放射性核素发生放射性衰变的过程中，会转化成其他核素，同时伴随着放射性粒子或电磁辐射的释放。
放射性衰变有α衰变、β衰变和γ衰变等形式。
3. 放射性衰变定律放射性衰变的速率遵循指数定律。
即每个单位时间内发生衰变的核素数量与该核素的目前剩余数量成正比。
公式表示为：dN/dt = -λN，其中dN/dt表示单位时间内的衰变数，λ为衰变常数，N为目前剩余核素的数量。
三、核反应及其应用1. 核反应的定义核反应是指原子核之间的碰撞或其他相互作用，导致原子核转化成其他核素的过程。
核反应可以释放大量的能量。
2. 裂变和聚变核裂变是指重核被中子或其他高能粒子激发后分裂成两个中等质量的核，释放出大量能量。
核聚变是指两个轻核在高温高压条件下融合成较重的核，同样伴随着能量释放。
3. 核能的应用核能是一种高效、清洁的能源形式，广泛应用于核电站发电、核医学和核工程等领域。
同时，核能也具有核武器的潜在应用，因此需要严格的管控和监测。
四、粒子加速器粒子加速器是一种用于加速带电粒子的设备，其原理是利用电场或磁场对带电粒子施加力，使其获得较高的能量和速度。
质子数加中子数等于相对原子质量
质子数加中子数等于相对原子质量
相对原子质量是一个物理学术语，指原子中质子和中子数目的比值，经常用于衡量元素的原子重量。
它是根据特定原子核中质子和中子数量的组合，即相对原子质量等于质子数和中子数的总和。
原子的组成是由物理学家综合利用最小电荷模型，核裂变理论，和原子质量的绝对质量计算的。
因此，原子的组成是建立在原子核中确定的质子数和中子数目。
在每种元素中，质子总数和中子总数都会有所不同，取决于确定的原子结构。
例如，氢元素（H）的质子数和中子数是1和0，因此其相对原子质量只有1。
镁元素（Mg）的质子数是12，中子数是12，因此其相对原子质量也是24。
此外，金属钾元素（K）的质子数是19，中子数是20，因此其相对原子质量是39。
质子和中子是构成原子核的两种基本粒子，它们用来描述原子具有正负电荷，来计算由于原子内部电子的向心力所限制的原子半径和关于原子重量的有效坐标和速度守恒性。
因为逸离应力的作用，质子的数量多于中子，而质子的数量又少于电子，所以原子核中的离子体是有电荷的，它就可以谓之为带电粒子。
原子质量可以衡量出原子核中电荷的实际程度，以及电子是如何把原子核围绕起来的，而质子和中子的总数正好决定着一个原子的电荷量。
因此，通过计算一个原子核中的质子和中子的数量，可以得出其相对原子质量，从而间接衡量元素的原子重量。
原子核质量
原子核质量原子核是物质的基本组成部分之一，它是由质子和中子组成的。
原子核的质量是非常重要的，因为它直接决定了原子的化学特性和物理特性。
本文将介绍原子核质量的定义、测量方法、质量缺失和质量能等方面的知识。
一、原子核质量的定义原子核质量是指一个原子核的质量，它等于质子和中子质量的总和。
质子和中子的质量都非常接近，但略有不同。
质子的质量约为1.007276 amu（原子质量单位），中子的质量约为1.008665 amu。
因此，原子核质量可以用以下公式表示：M（A，Z）= Z × m（p）+（A-Z）×m（n）其中，M（A，Z）表示原子核质量，A表示原子核中质子和中子的总数，Z表示原子核中质子的数目，m（p）和m（n）分别表示质子和中子的质量。
二、原子核质量的测量方法测量原子核质量是一项非常困难的工作，因为原子核的质量非常小，而且需要非常高的精度。
目前，测量原子核质量的主要方法有两种：质谱法和核反应法。
1.质谱法质谱法是一种通过测量原子核的质量和电荷比来确定原子核质量的方法。
这种方法需要将原子核加速到非常高的速度，然后将其引入磁场中，利用磁场的作用将原子核分离出来。
通过测量原子核的轨迹和电荷比，可以确定原子核的质量。
这种方法的精度非常高，可以达到万亿分之一的级别。
2.核反应法核反应法是一种利用核反应来测量原子核质量的方法。
这种方法需要将一个原子核与另一个原子核碰撞，然后观察反应产物的质量和能量。
通过分析反应产物的质量和能量，可以确定原子核的质量。
这种方法的精度也非常高，可以达到百万分之一的级别。
三、质量缺失和质量能原子核质量并不等于质子和中子质量的总和，因为在原子核形成的过程中，一定数量的质量被转化为能量。
这种现象被称为质量缺失。
质量缺失可以用以下公式表示：ΔM = [Z × m（p）+（A-Z）×m（n）-M（A，Z）] × c其中，ΔM表示质量缺失，c表示光速。
核子的平均质量和质量的关系
核子的平均质量和质量的关系标题，核子的平均质量与质量的关系。
核子是构成原子核的基本粒子，包括质子和中子。
它们的质量对于原子核的稳定性和性质具有重要影响。
核子的平均质量与质量之间存在着密切的关系，这种关系对于我们理解原子核的结构和性质具有重要意义。
首先，我们来看一下核子的平均质量是如何定义的。
核子的平均质量是指在原子核中所有质子和中子的质量之和除以核子数目的平均值。
质子和中子的质量都非常接近于质子质量和中子质量，分别是1.007276 u 和 1.008665 u。
其中，u代表原子质量单位，约等于质子和中子质量之和的1/12。
因此，核子的平均质量可以通过核子数目乘以质子或中子的质量来计算。
接下来，我们来探讨核子的平均质量与原子核质量之间的关系。
原子核的质量并不等于其中质子和中子的质量之和，这是由于原子核的结合能。
结合能是使得原子核稳定的力量，它导致原子核的质量略微小于其中质子和中子的质量之和。
这一现象被称为质量缺失，可以用爱因斯坦的质能关系E=mc^2来解释，其中E代表结合能，m代表质量缺失，c代表光速。
因此，原子核的质量可以通过核子的平均质量和结合能来计算。
最后，我们来看一下核子的平均质量与原子核的稳定性之间的关系。
原子核的稳定性取决于核子的平均质量和核子数目。
一般来说，当原子核的质子数目和中子数目接近时，原子核更加稳定。
而当核子数目偏离这一平衡点时，原子核变得不稳定，可能会发生衰变。
因此，核子的平均质量对于原子核的稳定性具有重要影响。
总之，核子的平均质量与质量之间存在着密切的关系，这种关系对于我们理解原子核的结构和性质具有重要意义。
通过研究核子的平均质量和质量之间的关系，我们可以更深入地了解原子核的稳定性和性质，为核物理研究提供重要的理论基础。
原子核的质量
原子核的质量一、引言原子核是构成物质的基本单位之一，它由质子和中子组成。
原子核的质量是指原子核所含有的质子和中子的总质量，它是研究原子核物理学和核能源等领域的重要参数。
本文将从原子核质量的概念、测量方法、计算公式以及应用等方面进行详细介绍。
二、概念1. 原子核原子核是由质子和中子组成的，它们紧密地结合在一起形成了一个稳定的结构。
原子核带正电荷，其大小与所含质子数相等。
2. 原子核质量原子核所含有的所有粒子（包括质子和中子）的总质量称为原子核质量。
通常用单位“原子单位”来表示，即1u=1.66054×10^-27kg。
三、测量方法1. 质谱法利用高精度、高分辩率的光谱仪对被测样品进行分析，通过测定样品离散离弹道上各种离散离化产物离散离弹道上各种离散离化产物所需要加速电压与已知标准质量的比值来测定原子核质量。
2. 能谱法利用核反应过程中释放的能量与原子核质量之间的关系，通过测定反应产物的能谱，从而计算出原子核的质量。
3. 微波光谱法利用微波光谱仪对被测样品进行分析，通过测定样品在微波辐射下的吸收光谱，从而计算出原子核质量。
四、计算公式1. 原子核总质量原子核总质量可以通过以下公式来计算：M=Nmp+Zmn其中，M为原子核总质量，N为中子数，Z为质子数，mp为质子质量，mn为中子质量。
2. 原子核平均相对原子质量原子核平均相对原子质量可以通过以下公式来计算：A=Σ(NiMi)/ΣNi其中，A为平均相对原子质量，Ni为同位素i的相对丰度（即同位素i 所占比例），Mi为同位素i的相对原子质量。
五、应用1. 原子能源研究在核反应堆中，需要精确地了解不同元素所形成的不同同位素的质量，以便确定核反应堆中的燃料组成和反应过程。
2. 核医学核医学中常用放射性同位素进行诊断和治疗，而放射性同位素的选择和使用也需要对其原子核质量有所了解。
3. 天文学在天文学研究中，需要对恒星的质量进行精确测量，而恒星的质量与其所含原子核的质量密切相关。
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左右)。这说明中等 质量的核最稳定。 80 100 120 140 160 180 200 220 240
质量数A
比结合能曲线
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要利用核能，理论上是把自由状态的Z个质子和 (A-Z)中子结合起来组成中等质量的核，这样放出 的结合能最多。但实际上，用质子和中子直接组成 中等核是不现实的，因为自由中子不易得到，即便 得到了一些，自由中子的半衰期也较短。
具有能量
E 1u c2 1.49449681010 J
质子质量
9.340605102 MeV mp 1.007277u
中子质量
mn 1.008665u
核子平均结合能 [Zmp ( A Z )mn mE ]c2 / A
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例题15-2 Z 26 A 56 mE 55.922u
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聚变：两个质量较小的原子核（轻核）在一定条件 上聚合为质量较大的原子核。
6 3
Li
2 1
H
2
4 2
He
22.4MeV
2 1
H
2 1
H
3 2
He
1n
0
3.25MeV
3 1
H
2 1
H
4 2
He
1n
0
17.6MeV
7 3
Li
1 1
H
2
4 2
He
17.3MeV
上述反应都需要超高温条件，称为热核反应。
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因此，要利用原子核的结合能，必须从自然界 中存在的原子核来考虑。
方法有二： 第一种方法是重核裂变；
第二种方法是轻核聚变。
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二、重核的裂变
裂变： 质量较大的原子核（重核）在一定条件下 分裂为两个或多个中等质量的原子核。
U 235 92
1 0
n
141 56
Ba
92 36
Kr
3
1 0
(MeV)
1.11 2.83 2.57 7.07
原子核的 核子的
核
结能 比结合能
E(MeV) (MeV)
12 6
C
92.2
16 8
O
127.5
63 29
Cu
552
238 92
U
1803
7.68 7.97 8.75 7.58
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原子核的结合能非常大，所以一般原子核 都是非常稳定的系统。然而，不同原子核的 稳定程度不同。
§15-2 原子核的结合能 裂变和聚变
一、原子核的结合能
原子核既然是由质子和中子组成的，它的质量就 应等于所有质子和中子的质量之和：
mx Zmp ( A Z )mn
但实验测定的原子质量mX总是小于所有核子质量 之和，这一差值称为原子核的质量亏损：
m Zmp ( A Z )mn mX
根据爱因斯坦质能关系，可得原子核的结合能：
n
200MeV
U 235 92
1 0
n
139 54
Xe
95 38
Sr
2
1 0
n
200MeV
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用能量为1eV以下的慢中子轰击铀核时，铀核会分
裂为两个质量相近的中等质量的核，同时放出一至三
个快速中子。这种重核分裂为中等质量核的过程称为
重核的裂变。
235 U
92
1 0
n
140 Xe 54
两个原子核互相接近产生聚变反应时，由
于原子核间存在很大的库仑斥力，原子核碰撞
动能必须克服两原子核间的电势能 Ep。
Ep
(Z1e)(Z2e)
4π0 (R1 R2 )
Z1Z 2
从上式可知，电势能随着原子序数的增大
而增大，对原子序数大的重核，电势能大而
不易被克服；仅对于原子序数小的轻核才能
发生核聚变。
受控热核反应：如果在受控条件下，每次裂变平 均只有一个中子引起新的裂变，维持稳定的链式反 应，这就是核反应堆中的情况。
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原子弹： 利用铀、钚原子核的自持核裂变链式反 应原理制成的武器。
自持核裂变链式反应：不需外界干预，自身可持续 进行的核裂变链式反应。
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三、轻核的聚变
U
7.5MeV
239 94
Pu
7.56MeV
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比结合能ε （MeV/核子）
9
8
4 2
He
7
6
5
4
6 3
Li
82 23
Kr
U 233
92
195 73
Pt
a.最轻和最重的核 的比结合能较小。
b.大多数中等质量的
核，比结合能较大且
3
近似相等(都在8MeV
2
1
0 0
2 1
H
20
40
60
氢弹：利用氘、氚（氢的 同位素）等轻原子核的聚 变反应原理制成的核武器， 通常称为氢弹。
氢弹反应式
6 3
Li
1 0nLeabharlann 3 1H4 2
He
4.8MeV
2 1
H
3 1
H
4 2
He
1n
0
17.6MeV
氢弹结构示意图
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选择进入下一节 §15-0 教学基本要求 §15-1 原子核的基本性质 §15-2 原子核的结合能 裂变和聚变 §15-3 原子核的放射性衰变 §15-4 粒子物理简介 §15-5 宇宙学简介
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E (m)c2 [Zmp (A Z)mn mX]c2
质子和中子组成核的过程中，有能量E释放出 来。反之，要使原子核再分解为单个的质子和中 子就必须吸收E的能量。
氘 E
质子
中子
氘核吸收E能量后分解为质子和中子
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原子结合能的计算
一原子质量单位 1u 1.6605521027 kg
140 57
La
-01e
140 La
57
140 58
Ce
-01e
94 Sr
38
Y 94
39
-01e
94 Y
39
94 40
Zr
-01e
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裂变产物的百分数
裂变的产物分布曲线
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原子弹： 铀核裂变时放出巨大的能量，同时能 放出多于二个中子，若分裂时放出的中子全部被别 的铀核吸收，又引起新的裂变。这样，裂变的数目 将按指数规律增大，结果形成一发散的链式反应， 这就是原子弹中发生的情况。
94 38
Sr
2
1 0
n
裂变后形成的中等质量的核具有过多的中子，由
于中子具有放射性，所以这些中等质量的核是不稳定 的。它们通过一系列的衰变，放射性的中等质量的 核才转化为稳定核。
140 Xe 54
140 55
Cs
-01e
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140 Cs 55
140 56
Ba
-01e
140 Ba 56
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最重要的聚变过程之一是碳氮循环，其
循环结果是把四个质子结合成一个氮核：
p
12 C 6
13 N
7
13 N
7
13 C
6
e
ν
p
13 C
6
14 7
N
γ
p
14 7
N
15 O 8
γ
15 O 8
15 N
7
e
ν
p
15 7
N
12 C 6
4 2
H
e
γ
这个过程中释放的能量约为26.7MeV
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解：核子平均结合能
(261.007277 301.008665 55.922) uc2 / 56 0.009411uc2
8.79MeV
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原子核的结合能
原子核的 核 结合能
E(MeV)
2 1
H
2.23
3 1
H
8.47
3 2
He
7.72
4 2
He
28.3
核子的 比结合能
每个核子的平均结合能称为比结合能：
E mc2
AA
核子的比结合能越大，原子核就愈稳定。
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a.中等质量原子核的核子平均结合能较大
56 26
Fe
8.79MeV
75 33
As
8.47MeV
63 29
Cu
8.75MeV
b.轻核和重核的核子平均结合能都较小
3 1
H
2.83MeV
238 92