2019第19章5 核力与结合能语文
第十九章 第5节 核力与结合能
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1.比结合能曲线 不同原子核的比结合能随核子数变化图线如图所示。
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。
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2．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原子核的稳定程 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。
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[典型例题] 例 2.一个锂核37Li受到一个质子的轰击，变成两个 α 粒子。已知质子的质量是 1.673 6×10－27 kg，锂核的 质量是 11.650 5×10－27 kg，氦核的质量是 6.646 6× 10－27 kg。 (1)写出上述核反应的方程； (2)计算上述核反应释放出的能量。(保留 3 位有效 数字)
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(2)利用原子质量单位 u 和电子伏特间的关系 计算
①原子质量单位 u 和电子伏特间的关系：1 u 相当于 931.5 MeV；
②根据①，原子质量单位 u 相当于 931.5 MeV 能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量 单位数乘以 931.5 MeV，即 ΔE＝Δm×931.5 MeV。
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解析：粒子结合前后的质量亏损为 Δm＝2mH＋mn－mHe＝0.020 904 u 由于 1 u 相当于 931.5 MeV，则结合能为 E＝0.020 904×931.5 MeV≈19.472 1 MeV ≈3.115 5×10－12 J
19.5 核力与结合能(解析版)
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。
人教版高中物理课件第十九原子核19.5核力与结合能
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。
核能与结合能
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。
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成
物——夸克的相互作用。
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。
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 库仑力 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 mp 万有 引力 万有 10-36。而通常原子核是稳定的, 核力 引力 核力 于是核内还应有另一种力把各 mp 种核子紧紧拉在一起, 此力称 库仑力 为核力。
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。
核力与结合能
班级： 组别： 姓名： 组内评价： 教师评价：核力与结合能1、核力与四种基本相互作用2、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．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.（课本图分析）3、质量亏损与核能（1）质量亏损：（2）质能方程：爱因斯担的相对论指出，物体的质量和能量存在着密切联系，即 .这就是爱因斯坦的质能方程.（3）核能的计算根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损（m ∆）的千克数乘以真空中光速的平方.即： 2mc E ∆=∆根据1原子质量单位（u ）相当于931.5MeV 能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV.即： 5.931⨯∆=∆m E MeV例 1.一个静止的23292U （原子质量为232.0372u ），放出一个α粒子（原子质量为4.00260u ）后，衰变成22890Th （原子质量为228.0287u ）.假设放出的结合能完全变成Th 核和α粒子的动能，试计算α粒子的动能.例2、静止在匀强磁场中的一个105B 核俘获了一个速度为向v =7.3×104m/s 的中子而发生核反应，生成α粒子与一个新核。
测得α粒子的速度为2×104 m/s ，方向与反应前中子运动的方向相同，且与磁感线方向垂直。
求：⑴写出核反应方程。
⑵画出核反应生成的两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图（磁感线方向垂直于纸面向外）。
⑶求α粒子与新核轨道半径之比。
⑷求α粒子与新核旋转周期之比。
【巩固练习】( )1．下面是一核反应方程X He H H +→+423121用c 表示光速，则 A ．X 是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c 2B ．X 是中子，核反应放出的能量等于质子质量乘c 2C ．X 是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c 2D ．X 是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c 2（ ）2.中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为.n p D m m m 、、现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为D p n γ+=+，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是A ．21[()]2D p n m m m c E --- B ．21[()]2D n p m m m cE +-+ C ．21[()]2D p n m m m c E --+ D ．21[()]2D n p m m m cE +-- （ C ）3．由图可得出结论A ．质子和中子的质量之和小于氘核的质量B.质子和中子的质量之和等于氘核的质量C ．氘核分解为质子和中子时要吸收能量D ．质子和中子结合成氘核时要吸收能量4．知氘核质量2.0136u 中子质量为1.0087u,He 32核质量为3.0150u.（1）写出两个氘核聚变成He 32的核反应方程（2）计算上述核反应中释放的核能（3）若两氘核以相等的动能0.35MeV 作对心碰撞即可发生上述核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应中生成的He 32核和中子的动能各是多少?。
19-5核力与结合能
知识点二
结合能的计算
1．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 E＝mc2 或 ΔE＝Δmc2 计算核 能．
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第十九章·5
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2．利用原子质量单位 u 和电子伏特间的关系计算 (1)明确原子质量单位 u 和电子伏特间的关系： 因为 1 u＝1.660 6×10－27 kg， 则 E＝mc2＝1.660 6×10 ≈1.49×10
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第十九章·5
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一、选择题 1．下列关于对核力的认识，正确的是( )
A．核力是强相互作用的一种表现，比库仑力大得多 B．核力存在于质子和中子、中子和中子之间，质子和 质子之间只有库仑斥力 C．核力是核子间相互吸引的力，是短程力 D．核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性
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2．质量亏损 Δm 的理解 所谓质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结 合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．反过来，把原子 核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能 量要由外部供给．
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第十九章·5
【答案】
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B
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第十九章·5
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本题易错选为 A、 D.错误分析： 认为质 能方程 E＝mc2 反映的物体的质量就是能量，它们之间可以 相互转化， 故认为 A 项正确． 由于在核反应中有能量产生且 有质量亏损，就错误地认为有质量的转化，认为在反应前后 总能量不守恒，总质量亦不守恒，故认为 D 项正确．
第十九章原子核（笔记整理）
降低中子速 作用 度，便于铀
235吸收
控制棒
热循环 介质
保护层
镉
水或液 很厚的水泥 态钠 外壳
吸收中子 控制反应
速度
把反应 堆内的 热量传 输出去
屏蔽射线防 止放射性污 染
19.7核聚变
一、核聚变
小结
1、定义：两个轻核结合成质量较大的原子核，这种核反应叫做 聚变。
2、能量的变化：轻核聚变后，比结合能增加，反应中会释放能 量。
第十九章 原子核
19.1原子核的组成
小结 一、天然放射现象 1、物质发射射线的性质称为放射性。它可以穿透黑纸使照相 底片感光。 2、具有放射性的元素称为放射性元素。
3、放射性的元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。
二、射线到底是什么
1、三种射线分别叫做带正电荷α射线、带负电荷β射线 和不带电γ射线。
①其他粒子指：α粒子、质子、中子，光子等
2、在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
二、人工放射性同位素
1、同位素：具有相同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。有些同位素具有放射性，叫做放射性 同位素。放射性同位素又分为天然和人工放射性同位素。
2、与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优点： ①放射强度容易控制 ③可以制成各种需要的形状 ④半衰期更短 ⑤放射性废料容易处理
三、放射性同位素的应用
①使用射线来测厚度。—利用γ射线的穿透性强的特点
②放疗：—利用细胞对射线承受力不同 ③选种和保鲜。
示踪原子：一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。 这样，我们可以用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成 各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有 化学反应，但却带有“”放射性标记＂，可以用仪器探测出来。 这种原子就是示踪原子。 ④作为示踪原子： 棉花对磷肥的吸收、甲状腺疾病的诊断和 生物研究
核力与结合能课件
3．核反应中由于质量亏损而释放的能量 ΔE＝Δmc2： 从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化 ΔE 与物体 的质量变化 Δm 的关系：ΔE＝Δmc2. 4．判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法： 根据反应前后质量的变化情况进行判断，若质量减少即发生了质
量亏损，则释放能量；若质量增加，则吸收能量．
核力的特点：
①核力是强相互作用力，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 1.5×10－15m 之内，在大于 0.8×10 －15 m 时核力表现为引力，超过 1.5×10－15 m 时核力急剧下降几乎消失， 在小于 0.8×10－15 m 时核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起． 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
0.004615 u. 释放出的能量为 ΔE＝0.004615×931.5 MeV＝4.30 MeV.
(3)根据动量守恒定律有 mLivLi＝mαvαቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 由动能定义式有 EkLi＝12mLiv2Li，Ekα＝12mαvα2，
联立有EEkkLαi＝mmLαi＝47. 根据能量守恒有 EkLi＋Ekα＝ΔE＝4.30 MeV. 解得生成物的动能分别为 EkLi＝1.56 MeV，Ekα＝2.74 MeV. 【答案】 (1)105B＋10n―→73Li＋42He
【答案】 D 【方法归纳】 对结合能和比结合能定义的理解是判断此题关键．
知识点二 核能的计算方法 重点聚焦 1．质量亏损 (1)科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等，例如精 确计算表明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些， 这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出 来． (2)Δm 是核反应前与核反应后的质量之差．
人教版选修3-5第十九章原子核第5节核力与结合能学案
19.5 核力与结合能【重点知识】1．原子核内相邻核子之间的作用力叫核力，把原子核内核子分开所需要的能量叫结合能。
2．结合能与核子数之比叫比结合能。
比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
3．原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。
【基本知识】一、核力与四种基本相互作用1．核力(1)定义：原子核里的间的相互作用力。
(2)作用：把紧紧地束缚在核内，形成稳定的。
2．核力的特点(1)核力是的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力。
(2)核力是，作用范围在 m之内。
核力在大于0.8×10－15m，小于1.5×10－15m 的范围内表现为，在小于0.8×10－15 m时表现为。
(3)每个核子只跟的核子发生核力作用，这种性质称为核力的。
3．四种基本相互作用四种基本相互作用包括万有引力、电磁力、作用和______作用，在相同距离上，大约比强1035倍。
二、原子核中质子与中子的比例1．较轻原子核：质子数和中子数。
2．较重原子核：中子数质子数，越重的原子核两者________。
三、结合能与质量亏损1．结合能原子核是凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要，这就是原子核的结合能。
2．比结合能原子核的结合能与之比，称做比结合能，也叫结合能。
比结合能越大，表示原子核中核子结合得越，原子核越。
的核的比结合能最大，最稳定。
【课堂例题】例1、对核力的认识，下列说法正确的是 ( )A．任何物体之间均存在核力B．核力广泛存在于自然界中的核子之间C．核力只存在于质子之间D．核力只发生在相距1.5×10－15 m的核子之间，大于0.8×10－15 m为吸引力，而小于0.8×10－15 m为斥力例2、如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图像，下列说法正确的是( )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例3、镭核226 88Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核222 86Rn。
第十九章原子核第5节核力与结合能【公开课教学PPT课件】高中物理
反应前质量/kg
mn
1.6749×10－27
mp
1.6726×10－27
总质量 3.3475 ×10－27
反应后质量/kg
m氘 总质量
3.3436×10－27 3.3436×10－27
Δm=(mn+mp-mD)=0.0039 ×10－27kg
新课内容
五、爱因斯坦的质能方程
1.爱因斯坦质能方程：E=mc2
距离，当然距离越远，力就越小
3.强相爱互作因用斯：作坦用为范围此在做原子了核大内，半强生力将的核努子束力缚，在一但起。
4.弱相没互作有用成：弱功相。互作（用电是引弱起统原子一核模β衰型变）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，其力程比强力更短，
为10－18m，作用强度则比电磁力小。
A、 (m1 m2 m3 )c 2
B、 (m1 m2 m4 )c 2
C、(m1 m2 m3 m4 )c 2 D、 (m3 m4 m1 m2 )c2
2 1
H
13H
24He
01n
巩固练习
8.
238 92
U（原子量为232.0372u）衰变为 23940Th（原子量为
（1）12特H点：( 轻氘核的核质） 子数和中子数大致相等； （2）42 原H因e分(析氦：核 对轻） 核而言，核子数量相对较小，核
子间距处于核力作用范围之内，由于核力远大于电磁力，
即使16质2 C子和(中碳子成核对） 出现，强大的核力也可以将核子紧
紧地18束6 O缚在(原氧 子核核 的范） 围之内，形成稳定的原子核。
新课内容
一、核力及其特点
问题思考1：核力的特点有哪些？
§19.5核力与结合能教学案
§ 19.5核力与结合能教学目标知识与技能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。
过程与方法1•通过核力的发现过程，了解“猜想”在科学探究过程中的重要作用；2.通过对稳定核的质子数与中子数的学习，培养分析问题的能力。
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。
“ 教学重点结合能和比结合能的物理意义7教学过程：一、核力与四种基本相互作用①20世纪初，人们知道自然界存在万有引力和电磁力这两种基本相互作用，你能算出相同的距离上，两质子间的电磁力是万有引力的多少倍？答：质子间的电磁力是万有引力的1035倍②是什么作用使质子在原子核内共存？这种作用力有哪些特点？人们对这种相互作用的认识还有哪些有待完善？答：是核力；特点：1）核力是强相互作用（强力）的一种表现。
在原子的尺度范围内，核力比库仑力大得多；2）核力是短程力，作用范围在 1.5 x 10-15m之内。
核力大于0.8 x 10-15m时表现为吸引力，且随距离的增大而减小，超过 1.5 x 10-15m核力急剧下降几乎消失；而在0.8 x 10-15m时, 核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起；3）每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性；小于0.8 x 10-15m时核力的变化规律还不清楚。
③第四种基本相互作用就是弱相互作用，它有何作用？有何特点？答：弱相互作用是引起原子核发生B衰变的原因，即引起中子T质子转变的原因。
弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-8m，作用强度比电磁力弱。
典例探究例1 （A级）.从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和不同之处（1 ）它们分别涉及四种基本相互作用的哪一种？（2）每种反应分别改变了或重新安排了什么？I.捽】tn操反应沖曲囚种揺雀力中的强相帀炸用*化悸反应牌凰冋种狂本力中的电as HlJM・［和機也@曲变厂脱产悽，化学圧应眄以收变機外电于的排列■从衍盘矍井齐二、原子核中质子和中子的比例①稳定的轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数有何特点？你能分析其中的原因吗？答：轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数大致相等；对轻核而言，核子数量相对较小，核子间距处于核力作用范围之内，由于核力远大于电磁力，即使质子和中子成对出现， 强大的核力也可以将核子紧紧地束缚在原子核的范围之内，形成稳定的原子核。
19.5核力与结合能
质量亏损
例题：请计算一下方程左右的质量
1 0
n H H
1 1 2 1
中子的质量 =1.6749×10－27Kg 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
质量亏损:
质量差 = 0.0039×10－27Kg
理想的质子数 和中子数相等 的稳定原子核
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。
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
质子数
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。结合能与质量亏损 （1） 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． (2)比结合能：原子核的结合能与 核子数之比称做比结合 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 ， 中等大小 的核的比结合 能最大、最稳定。 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。 在数值上：结合能=当核子结合成原子核时要放出一定能量
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。 [名师点睛] 比结合能比结合能更有意义，它反映了
原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度。
3 4 1 1．氘核和氚核聚变时的核反应方程为2 H ＋ H → He ＋ 1 1 2 0 2 n，已知3 H 的平均结合能是 2.78 MeV ， 1 1H 的平均结合能是 4 1.09 MeV，2 He 的平均结合能是 7.03 MeV，试计算核反应
核力与结合能
要点一、核力与四种基本相互作用1．核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核．这种作用称为强相互作用。
2．强相互作用的特点(1)强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15 m。
(2)距离增大时，强相互作用急剧减小．超过10－15 m，相互作用不存在。
3．弱相互作用(1)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。
(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18 m。
4．四种基本相互作用要点二、结合能与质量亏损（一）结合能1．结合能：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。
2．比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．中等大小的核的比结合能最大，最稳定。
（三）质量亏损1．质能方程：物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2。
2．质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。
要点突破一：四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用(1)引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”。
是引力使行星绕着恒星转，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)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，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—质子转变的原因。
弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18 m，作用强度则比电磁力小。
二：核力的性质(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10－15 m数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离为10×10－15 m时核力几乎消失。
同步练习：19_5核力与结合能
第5课核力与结合能备作业一、单选1．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1.5×10－15m．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】 C2.关于原子核的结合能与平均结合能,下列说法中不正确的是( )A.原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时,核力做的功B.原子核的结合能等于核子从原子核中分离,外力克服核力做的功C.比结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D.不同原子核的比结合能不同,重核的比结合能比轻核的比结合能大答案：D 重核的比结合能比中等质量核的比结合能要小,轻核的比结合能也比中等质量核的比结合能要小,但重核的比结合能不一定比轻核的比结合能大,故D错误。
3．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在【解析】由稳定核的质子数与中子数的关系图象可知，质量越大的原子核内中子数越多于质子数．A、B错误；放射现象说明原子核也会发生变化，C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，D正确．【答案】 D4.如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象。
下列说法正确的是( )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答案：A 由题图知,D、E的平均核子质量大于F的平均核子质量,D、E结合成F时,出现质量亏损,要释放能量,A对,B错;C、B结合成A和F、C结合成B都是质量增加,结合过程要吸收能量,C、D错。
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5 核力与结合能1．核力原子核内核子之间的相互作用力．2．核力的特点(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，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．(3)核力的饱和性：每个核子只跟相邻的核子发生核力作用．3．四种基本相互作用4．原子核中质子与中子的比例(1)较轻原子核：质子数和中子数大致相等．(2)较重原子核：中子数大于质子数，越重的元素两者相差越多．[再判断]1．原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡．(×)2．核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大．(×)3．弱相互作用是引起原子核β衰变的原因．(√)[后思考]四种基本相互作用分别在不同尺度上发挥作用，将他们按照作用距离由小到大排列，应怎样排列？【提示】弱相互作用的作用距离为10－18 m，强相互作用的作用距离为10－15m，电磁力主要体现在原子、分子层面，万有引力主要在宏观和宏观尺度上发挥作用．所以顺序为：弱相互作用、强相互作用、电磁相互作用、万有引力．[合作探讨]探讨1：原子核中的质子数与中子数有怎样的数量关系？【提示】较轻的原子核(原子序数小于20)质子数与中子数大致相等，但随着原子序数的增加(原子序数大于20)，稳定原子核中的中子数大于质子数，且原子序数越大，两者相差越大．探讨2：原子核中任意两个核子之间都存在核力吗？【提示】不是．核力是短程力，只有相邻的两个核子之间才存在核力．[核心点击]1．四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用(1)引力相互作用，引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”．是引力使行星绕着恒星转，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)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，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．2．核力的性质(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10－15 m数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离为10×10－15 m时核力几乎消失．(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．3．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．(2)形成原因：①若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快．所以当原子核增大到一定程度时，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．②若只增加中子，因为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．1．(多选)对核力的认识，下列说法正确的是()A．任何核子之间均存在核力B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C．核力只存在于质子之间D．核力只发生在相距1.5×10－15 m的核子之间，大于0.8×10－15 m为吸引力，而小于0.8×10－15 m为斥力【解析】由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15m的核子之间存在核力，核力发生在核子之间．【答案】BD2．(多选)对原子核的组成，下列说法正确的是()A．核力可使一些中子组成原子核B．核力可使非常多的质子组成原子核C．自然界中存在只有质子的原子核D．质量较大的原子核内一定有中子【解析】由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常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；自然界中存在只有一个质子的原子核，如1H，C正确；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原1子核的稳定，故D正确.【答案】CD3．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在【解析】由稳定核的质子数与中子数的关系图像可知，质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A、B均错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故C错误，D正确．【答案】 D(1)核力是强相互作用力，只存在于相邻核子之间.(2)核力的存在与核子是否带电及电性无关.(3)原子核的稳定性与核力和库仑力的大小关系有关.1．结合能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．2．比结合能原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，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．中等大小的核的比结合能最大，最稳定．3．质能方程物体的能量与它们质量的关系是：E＝mc2.4．质量亏损原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．[再判断]1．原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(×)2．比结合能越大，原子核越稳定．(√)3．质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系．(√)[后思考]有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？【提示】不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．[合作探讨]一个静止的铀核23292U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核22890Th(原子质量为228.028 7 u)，同时释放出一定量的核能．探讨1：铀核23292U衰变过程中的质量亏损是多少？【提示】Δm＝232.0372 u－4.002 6 u－228.028 7 u＝0.005 9 u.探讨2：核反应过程发生了质量亏损，同时释放出核能，能说这部分质量转变为能量了吗？【提示】不能．物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，并不是这部分质量消失了或转变为能量．[核心点击]1．比结合能与原子核稳定的关系(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定．(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，就可能释放核能．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．2．对质能方程和质量亏损的理解(1)质能方程质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是E＝mc2.(2)质量亏损质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．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，这时质能方程也写为ΔE＝Δmc2.3．核能的计算方法(1)根据质量亏损计算①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm.②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳．(2)利用原子质量单位u和电子伏特计算根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV.其中Δm 的单位是u，ΔE的单位是MeV.4．(多选)下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核时放出能量B．原子核拆解成核子时要吸收能量C．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D．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【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、B正确；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，C、D选项错误．【答案】AB5．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是()【导学号：54472085】A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是Δm【解析】一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确；如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误．【答案】ABD6．取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)【解析】组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mα结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE＝4.3×10－12 J.【答案】 4.3×10－12 J核能的两种单位(1)若以kg为质量亏损Δm的单位，则计算时应用公式ΔE＝Δmc2.(2)若以原子单位“u”为质量亏损单位，则ΔE＝Δm×931.5 MeV.(3)两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，1 MeV＝1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J。