19.5 核力与结合能
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人教版高中物理课件第十九原子核19.5核力与结合能
人教版高中物理课件第十九原子核 19.5核力与结合能
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目录
• 核力与结合能概述 • 核力与原子核的结构 • 结合能与核能的释放 • 核力与核反应 • 核力与现代科技
01
核力与结合能概述
核力的概念
核力：是原子核内相邻核子之间存在 的相互作用力，是短程力，作用范围 在1.5×10^-15m，超过此范围，核 力可以忽略不计。
结合能是指将原子核中的核子分 开所需的最低能量。
结合能的大小与原子核中的核子 数、质子数和中子数有关。
结合能的计算公式为： E=NΔmc^2，其中E为结合能， N为核子数，Δm为质量亏损，c
为光速。
核能的释放与利用
核能的释放是利用原子核内部反应将 质量转化为能量的过程。
核裂变是指重原子分裂成两个较轻原 子的反应，释放出能量。
放射性废物的处理和处置
放射性废物需要经过特殊THANKS
感谢观看
。
核安全
核安全是指采取措施确保核设 施、核材料和放射性物质的安 全，防止发生泄漏、爆炸等事 故。
核裁军
核裁军是指各国通过谈判、削 减和限制军备等方式，降低核 战争风险和减少核武器数量。
国际核不扩散机制
国际核不扩散机制是指通过国 际条约和组织，防止核武器扩 散和限制核材料和技术的传播
。
放射性在医学和工业中的应用
03
如果原子核内的质子和 中子数量不平衡，就会 发生衰变，释放出能量 。
04
人教版高中物理课件第 十九原子核19.5核力与 结合能
03
结合能与核能的释放
核能的来源
核能是原子核内部发 生反应时释放的能量 。
核能释放的途径包括 核裂变和核聚变。
核能来源于原子核中 质子和中子之间的相 互作用。
contents
目录
• 核力与结合能概述 • 核力与原子核的结构 • 结合能与核能的释放 • 核力与核反应 • 核力与现代科技
01
核力与结合能概述
核力的概念
核力：是原子核内相邻核子之间存在 的相互作用力，是短程力，作用范围 在1.5×10^-15m，超过此范围，核 力可以忽略不计。
结合能是指将原子核中的核子分 开所需的最低能量。
结合能的大小与原子核中的核子 数、质子数和中子数有关。
结合能的计算公式为： E=NΔmc^2，其中E为结合能， N为核子数，Δm为质量亏损，c
为光速。
核能的释放与利用
核能的释放是利用原子核内部反应将 质量转化为能量的过程。
核裂变是指重原子分裂成两个较轻原 子的反应，释放出能量。
放射性废物的处理和处置
放射性废物需要经过特殊THANKS
感谢观看
。
核安全
核安全是指采取措施确保核设 施、核材料和放射性物质的安 全，防止发生泄漏、爆炸等事 故。
核裁军
核裁军是指各国通过谈判、削 减和限制军备等方式，降低核 战争风险和减少核武器数量。
国际核不扩散机制
国际核不扩散机制是指通过国 际条约和组织，防止核武器扩 散和限制核材料和技术的传播
。
放射性在医学和工业中的应用
03
如果原子核内的质子和 中子数量不平衡，就会 发生衰变，释放出能量 。
04
人教版高中物理课件第 十九原子核19.5核力与 结合能
03
结合能与核能的释放
核能的来源
核能是原子核内部发 生反应时释放的能量 。
核能释放的途径包括 核裂变和核聚变。
核能来源于原子核中 质子和中子之间的相 互作用。
19.5 核力与结合能
由爱因斯坦的质能方程为：
与氘核质量之差为：
27
E mc
2
E mc 3.5110 J=2.19Mev 氘核的比结合能为：E =1.10Mev 2
2
13
质量亏损表明：的确存在原子核的结合能 中等大小的核的比结合能最大（平均每个 核子的质量亏损最大），这些核最稳定。
让DE变成F，或者让A变成B和C，能 不能释放核能？
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 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，所以原子序数越 大越不稳定。
三、结合能
1结合能.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． 例如：
1 0
n+ H H+
作用的引力和斥力,那么分子力实质上
属于( B )
A.引力相互作用
B.电磁相互作用
C.强相互作用和弱相互作用的共同作用
D.四种基本相互作用的共同作用
课堂练习
3.对结合能、平均结合能的认识， 下列说法错误的是(C ) A.一切原子核均具有结合能 B.自由核子结合为原子核时，可放 出能量 C.结合能越大的原子核越稳定 D.平均结合能越大的原子核越稳定
（3）. 核力与核子电荷无关。 （4）. 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、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。弱相互作用也是短程力（比强力更短），作用强度比 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，中子数大于质数，越重的元素，两者相差越多。 原因分析： 中 核越大，核子间距离增大 子 实际存在的 库仑力与核力均减少，但核力减少快 数 原子核 增大到一定程度时，核力较少，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 的稳定原子核 质子数
与氘核质量之差为：
27
E mc
2
E mc 3.5110 J=2.19Mev 氘核的比结合能为：E =1.10Mev 2
2
13
质量亏损表明：的确存在原子核的结合能 中等大小的核的比结合能最大（平均每个 核子的质量亏损最大），这些核最稳定。
让DE变成F，或者让A变成B和C，能 不能释放核能？
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 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，所以原子序数越 大越不稳定。
三、结合能
1结合能.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． 例如：
1 0
n+ H H+
作用的引力和斥力,那么分子力实质上
属于( B )
A.引力相互作用
B.电磁相互作用
C.强相互作用和弱相互作用的共同作用
D.四种基本相互作用的共同作用
课堂练习
3.对结合能、平均结合能的认识， 下列说法错误的是(C ) A.一切原子核均具有结合能 B.自由核子结合为原子核时，可放 出能量 C.结合能越大的原子核越稳定 D.平均结合能越大的原子核越稳定
（3）. 核力与核子电荷无关。 （4）. 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、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。弱相互作用也是短程力（比强力更短），作用强度比 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，中子数大于质数，越重的元素，两者相差越多。 原因分析： 中 核越大，核子间距离增大 子 实际存在的 库仑力与核力均减少，但核力减少快 数 原子核 增大到一定程度时，核力较少，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 的稳定原子核 质子数
教学设计4：19.5 核力与结合能
5 核力与结合能新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的组成。
知道放射性和原子核的衰变。
会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。
（2）了解放射性同位素的应用。
知道射线的危害和防护。
例1 了解放射性在医学和农业中的应用。
例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。
（3）知道核力的性质。
能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。
会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。
（4）认识原子核的结合能。
知道裂变反应和聚变反应。
关注受控聚变反应研究的进展。
（5）知道链式反应的发生条件。
了解裂变反应堆的工作原理。
了解常用裂变反应堆的类型。
知道核电站的工作模式。
（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。
例3 思考核能开发带来的社会问题。
（7）初步了解恒星的演化。
初步了解粒子物理学的基础知识。
例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。
2．活动建议：（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。
（2）观看有关核能利用的录像片。
（3）举办有关核能利用的科普讲座。
新课程学习19．5 核力与结合能★新课标要求（一）知识与技能1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；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．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。
（二）过程与方法1．会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能；2．培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。
（三）情感、态度与价值观1．使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力；2．认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。
★教学重点质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。
★教学难点结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。
★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
高中物理-19.5-核力与结合能课件-新人教版选修3-5
(1)切记不要误认为亏损的质量转化为能量.核反应过 程中质量亏损是静止的质量减少，辐射γ光子的运动质量刚好 等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒. (2)核反应中释放的核能是由于核力做功引起的.
【典例3】镭核22688Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核22286Rn. 已知镭核质量为226.025 4 u，氡核质量为222.016 3 u,放出 粒子质量为4.002 6 u. (1)写出核反应方程； (2)求镭核衰变放出的能量；
质量不断减少.太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据
爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A.1036 kg
B.1018 kg
C.1013 kg
D.109 kg
【解析】选D.根据ΔE=Δmc2，解得mcE2 341=1004826.24×kg109
kg，通过比较四个选项，只有D选项最接近，故答
【解析】选B.E=mc2说明能量与质量之间存在着联系，即能 量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量与质量之 间存在相互转化的关系，故A项错误，而B项正确.核反应中的 “质量亏损”并不是质量消失，实际上是从静止的质量变成 运动的质量，并不是质量转变为能量，故C项错误.在核反应 中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在 方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变 为动质量，故D错误.
(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.
(3)质能方程的本质 ①质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一 属性(质量和能量)等同起来； ②质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两 个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守 恒，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个量可以相互转 化； ③质量亏损不是否定了质量守恒定律.根据爱因斯坦的相对论， 辐射出的γ光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动 质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立.
19.5 核力与结合能(原卷版)
19.5 核力与结合能学习目标1．知道核力及其作用过程。
2．了解原子核中质子与中子的比例。
3．掌握结合能与质量亏损。
重点：1．爱因斯坦质能方程的理解。
2．结合能和比结合能概念。
难点：1．对爱因斯坦质能方程的理解。
2．结合能的概念。
知识点一、核力与四种基本相互作用1．20 世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力（库仑力是一种电磁力）。
在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。
电磁力大约要比万有引力强1036 倍。
原子核里的核子间存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。
2．核力定义：组成原子核的每个相邻核子之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力。
特点：核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质。
（1）核力是强相互作用（强力）的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多。
（2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m 之内。
核力在大于0.8×10－15m 时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。
（3）核力存在于核子之间，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。
1【特别提醒】核力与带电荷情况无关。
无论是质子间、中子间、质子和中子间均存在核力，且是相同的。
3．除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用（弱力），弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。
弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18m，作用强度则比电磁力小。
4．四种基本相互作用力弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用：（1）弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力（2）强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力（3）电磁力：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，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体。
高中物理课件-19.5核力与结合能
（3）物体的质量发生变化，相对应的能量也会变化。
五、比结合能（平均结合能）
【思考】：结合能越大原子核是不是越难被拆散？即： 结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？
Li-6 U-235
如何才能反映原子核的稳定程度？
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。比结
F库 F万
ke2 /r 2 = Gm2 /r 2
ke1 (1027 )2
1036
结论：原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相
互间的库仑力是不可能的。
在核子间一定存在着 一、核力 第三种力，使核子能 1、定义：能够把核中的各种核子 紧密的结合在一起。 联系在一起的强大的力叫做核力。
二、原子核中质子与中子的比例
中 子 数 实际存在
的原子核
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，中子数大于质数，越
重的元素，两者相差越多。
理想的质子 数和中子数 相等的稳定 原子核
质子数
核越大，核子间距离增 大,增大到一定程度时，核 力较少，不足以平衡库仑 力时，原子核会不稳定。
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
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
注意：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。
五、比结合能（平均结合能）
【思考】：结合能越大原子核是不是越难被拆散？即： 结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？
Li-6 U-235
如何才能反映原子核的稳定程度？
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。比结
F库 F万
ke2 /r 2 = Gm2 /r 2
ke1 (1027 )2
1036
结论：原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相
互间的库仑力是不可能的。
在核子间一定存在着 一、核力 第三种力，使核子能 1、定义：能够把核中的各种核子 紧密的结合在一起。 联系在一起的强大的力叫做核力。
二、原子核中质子与中子的比例
中 子 数 实际存在
的原子核
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，中子数大于质数，越
重的元素，两者相差越多。
理想的质子 数和中子数 相等的稳定 原子核
质子数
核越大，核子间距离增 大,增大到一定程度时，核 力较少，不足以平衡库仑 力时，原子核会不稳定。
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
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
注意：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。
§19.5核力与结合能ppt
一、核力与四种基本相互作用
1.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚” 1.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。 万有引力 是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团， 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。 宙的现状和未来。
四 种 相 互 作 用
⑥如右图，哪些原子 如右图， 核最稳定，为什么？ 核最稳定，为什么？
中等大小的核最稳定， 中等大小的核最稳定， 因为这些核的比结合能最 因为这些核的比结合能最 大（平均每个核子的质量 亏损最大）。 亏损最大）。
四、质量亏损 ⑦若要释放结合能，我们可以怎么做？为什么？ 若要释放结合能 我们可以怎么做 为什么？ 释放结合能， 怎么做？ 使较重的核分裂成中等大小的核，或者把 较小的核合并成中等质量的核； 因为使较重的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，核子的 比结合能都会增加， 即核子将发生新的 质量亏损，释放新 的核能。
四、质量亏损 ⑤什么是质量亏损？质量亏损表明什么？ 什么是质量亏损 质量亏损表明什么？ 质量亏损？ 表明什么
原子核的质量小于组成它的核子的质量之和， 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这 核的质量小于组成它的核子的质量之和 个现象称为质量亏损 质量亏损表明 的确存在 质量亏损。 表明， 存在着原 个现象称为质量亏损。质量亏损表明，的确存在着原 子核的结合能 结合能。 子核的结合能。
三、结合能 ②结合能是原子拥有的能量吗？如何理解结合能？ 结合能是原子拥有的能量吗？如何理解结合能？ 核子结合成原子核时要放出一定能量； 核子结合成原子核时要放出一定能量；原子 结合成原子核时要放出一定能量 分解成核子时 成核子时， 吸收同样的能量 同样的能量。 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 原子核的结合能。 叫做原子核的结合能。 结合能不是由于核子结合成原子核而拥有的 结合能不是由于核子结合成原子核而拥有的 不是由于核子结合成原子核而拥有 能量，而是为把核子分开而需要的能量 为把核子分开而需要的能量。 能量，而是为把核子分开而需要的能量。 ③结合能的大小与什么因素有关？ 结合能的大小与什么因素有关？ 组成原子核的核子数，组成原子核的核子 组成原子核的核子数，组成原子核的核子 核子数 数越多，结合能越大。 数越多，结合能越大。
19.5 核力与结合能PPT课件
常用单位: m用“u(原子质量单位)” 1u=1.660566×10-27kg ΔE用“uc2” 1uc2=931MeV (表示1u 的质量变化相当于931MeV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.
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．
1 1
H
10
n
2 1
H+,下列说
法正确的是（ACD ）
A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和 中子的质量和
B.反应前后质量数不变，因而质量不变
C.核子结合成核时，一定释放核能
D.γ光子具有的能量为 mc2
m 为核反应中的质量亏损
要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成 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。
1.万有引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“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。
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。因为比结合 能越大，将每个核子分开所需的能量越大。
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.
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．
1 1
H
10
n
2 1
H+,下列说
法正确的是（ACD ）
A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和 中子的质量和
B.反应前后质量数不变，因而质量不变
C.核子结合成核时，一定释放核能
D.γ光子具有的能量为 mc2
m 为核反应中的质量亏损
要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成 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。
1.万有引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“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。
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。因为比结合 能越大，将每个核子分开所需的能量越大。
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力太小，只有库仑力的 10-36 。而
库仑力
mp
核力
万有 引力
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、核力与四种基本相互作用：
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。
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。
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· c2 的单位问题
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· c2
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;
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。
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。
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。
要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组
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。 为什么会这样呢？
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
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．
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．)
国际单位: 常用单位: m用“kg” C用“m/s” ΔE用“J”
m用“u(原子质量单位)”
1u=1.660566×10-27kg
1uc2=93u 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.
我们设想把质子与中子成对地放在一起， 人工构成原子核，它的质子数与中子数相等。 人工核核越来越大，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。
第十九章 原子核
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
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．
3.
235 92
U（原子量为 232.0372）衰变为 Th
228 90
（原子量为 228.0287）时，释放出 粒子 并求出衰变过程中释放 出多少能量？
（4 4.0026）。写出核反应方程， 2 He 的原子量为
库仑力
mp
核力
万有 引力
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、核力与四种基本相互作用：
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。
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。
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· c2 的单位问题
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· c2
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;
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。
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。
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。
要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组
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。 为什么会这样呢？
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
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．
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．)
国际单位: 常用单位: m用“kg” C用“m/s” ΔE用“J”
m用“u(原子质量单位)”
1u=1.660566×10-27kg
1uc2=93u 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.
我们设想把质子与中子成对地放在一起， 人工构成原子核，它的质子数与中子数相等。 人工核核越来越大，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。
第十九章 原子核
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
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．
3.
235 92
U（原子量为 232.0372）衰变为 Th
228 90
（原子量为 228.0287）时，释放出 粒子 并求出衰变过程中释放 出多少能量？
（4 4.0026）。写出核反应方程， 2 He 的原子量为