原子核的结合能(课堂PPT)
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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
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。
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。
人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第5章 原子核 3 核力与结合能
由以上各式得ΔE3=92.16 MeV。
十年寒窗磨利剑，
一朝折桂展宏图！
核比 U 核更稳定
C.两个 H 核结合成 He 核时释放能量
D.
Kr
核比 U 核更稳定
答案:CD
解析: He 核的比结合能约为 7 MeV,则结合能约为 28 MeV,选项
A
错误;
U
核的比结合能大于 Li 核的比结合能,则
U 核比
B.核子具有质量且相距很近,存在很大的万有引力
C.核子间存在着强大的核力
D.核子间存在着复杂的磁力
答案:C
解析:核子之间存在核力作用,核子结合成原子核或原子核分
解为核子时,都有核力作用,故伴随着巨大的能量变化,故选项
C正确。
5.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30
MeV的能量,当三个α粒子结合成一个碳核时,放出7.26 MeV
体。
(3)强相互作用:在原子核内,强相互作用将核)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
比强相互作用更短,为10-18 m,作用强度则比电磁力小。
下图为3H和3He的原子核结构示意图。
(1)质子都带正电,质子与质子之间存在着库仑斥力,为什么
子序数小的都没有中等质量的原子核稳定,故选项A、C错
误,B正确;核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m内,超过此范
围,核力急剧减小,会小于库仑力,故选项D错误。
4.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,这是因为(
)
A.原子核带正电,电子带负电,电荷间存在很大的库仑力
十年寒窗磨利剑，
一朝折桂展宏图！
核比 U 核更稳定
C.两个 H 核结合成 He 核时释放能量
D.
Kr
核比 U 核更稳定
答案:CD
解析: He 核的比结合能约为 7 MeV,则结合能约为 28 MeV,选项
A
错误;
U
核的比结合能大于 Li 核的比结合能,则
U 核比
B.核子具有质量且相距很近,存在很大的万有引力
C.核子间存在着强大的核力
D.核子间存在着复杂的磁力
答案:C
解析:核子之间存在核力作用,核子结合成原子核或原子核分
解为核子时,都有核力作用,故伴随着巨大的能量变化,故选项
C正确。
5.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30
MeV的能量,当三个α粒子结合成一个碳核时,放出7.26 MeV
体。
(3)强相互作用:在原子核内,强相互作用将核)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
比强相互作用更短,为10-18 m,作用强度则比电磁力小。
下图为3H和3He的原子核结构示意图。
(1)质子都带正电,质子与质子之间存在着库仑斥力,为什么
子序数小的都没有中等质量的原子核稳定,故选项A、C错
误,B正确;核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m内,超过此范
围,核力急剧减小,会小于库仑力,故选项D错误。
4.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,这是因为(
)
A.原子核带正电,电子带负电,电荷间存在很大的库仑力
《原子核之核力与结合能》高二物理选修3-5PPT课件
比结合能为: 2.19 MeV = 1.10 MeV 2
六、质量亏损
3.核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm。
质量亏损表明：原子核内的确存在着结合能。
4.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。
六、质量亏损
比结合能
核子平均质量
z
核子的比结合能随质量数的变化
七.有关问题的理解和注意事项
核
裂
变
慢化剂
核 电 站
工作原理
人教版高中物理选修3-5
第19章 原子核
感谢各位的聆听
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人：XXX 时间：20XX.5.25
课堂小结
核力
强相互作用 短程力
核 力
饱和性 电荷无关性
与
结
合 结合 比结合能越大，原子核越稳定。
能 能与
比结
合能 E mc2
人教版高中物理选修3-5
第19章 原子核
感谢各位的聆听
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人：XXX 时间：20XX.5.25
人教版高中物理选修3-5
1 0nΒιβλιοθήκη 11H12H
2 1
H
11
H
10
n
2.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。
3.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。
四、结合能和比结合能
4.原子核越大，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比， 称作比结合能也叫平均结合能。 5.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。
核力与结合能 ppt课件
电磁力在原子核外起作用：形成原子、分子、液体、固体
一、核力与四种基本相互作用
1.四种基本相互作用 3）强相互作用
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
比库仑力强137倍
一、核力与四种基本相互作用
1.四种基本相互作用 4）核力特点：
三、质量亏损
3.比结合能曲线
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
最稳定 两个轻核结合成中等质量的核
要放出能量 一个重核分裂成中等质量的核
要放出能量
三、质量亏损
4.质能方程ΔE=Δmc2 常用单位:
（1） Δm常用“u” 原子质量单位
1u=1.660566×10（2）Δ27Ek用g “MeV”
1uc2=931.5Me 表示1Vu的质量变化相当于931.5MeV的能量改变
【例题1】原子核的比结合能曲线如图所示.根
据该曲线，下列判断正确的有 A
A. B.
4 2
4
He核比 6Li核更稳定 He核的结3 合能约为14MeV
C.两2 个 2 H核结合成 4He核时吸收能量
D. 235 U核1 中核子的平2均结合能比 89Kr大
课堂练习 1. 印刷“两弹一星”这四个字的油墨的质量大约是 1μg（10-9 kg）。与这些质量相当的能量如果完全用 来增加重力势能，它可以使一架本身质量6000 kg、 载有60名体重50kg学生的直升机升高多少？
2.已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg，质 子的质量是mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量 是mD=3.3436×10-27kg，求氘核的比结合能
92
一、核力与四种基本相互作用
1.四种基本相互作用 3）强相互作用
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
比库仑力强137倍
一、核力与四种基本相互作用
1.四种基本相互作用 4）核力特点：
三、质量亏损
3.比结合能曲线
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
最稳定 两个轻核结合成中等质量的核
要放出能量 一个重核分裂成中等质量的核
要放出能量
三、质量亏损
4.质能方程ΔE=Δmc2 常用单位:
（1） Δm常用“u” 原子质量单位
1u=1.660566×10（2）Δ27Ek用g “MeV”
1uc2=931.5Me 表示1Vu的质量变化相当于931.5MeV的能量改变
【例题1】原子核的比结合能曲线如图所示.根
据该曲线，下列判断正确的有 A
A. B.
4 2
4
He核比 6Li核更稳定 He核的结3 合能约为14MeV
C.两2 个 2 H核结合成 4He核时吸收能量
D. 235 U核1 中核子的平2均结合能比 89Kr大
课堂练习 1. 印刷“两弹一星”这四个字的油墨的质量大约是 1μg（10-9 kg）。与这些质量相当的能量如果完全用 来增加重力势能，它可以使一架本身质量6000 kg、 载有60名体重50kg学生的直升机升高多少？
2.已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg，质 子的质量是mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量 是mD=3.3436×10-27kg，求氘核的比结合能
92
《原子核的结合能》课件
2
α衰变、β衰变和γ衰变
各种衰变方式具有不同的特点和释放的粒子类型。α衰变放出α粒子，β衰变放出 β粒子，γ衰变放出γ射线。
3
质能守恒定律在衰变中的应用
质能守恒定律说明衰变过程中质能的守恒性，即总质能不受衰变影响。
能级结构
பைடு நூலகம்
原子核的能级结构
能级图的构建
原子核中存在不同的能级，这些 能级会影响原子核的性质和反应。
能级图以一种直观的方式显示原 子核中的能级分布和跃迁过程。
核素的分裂反应
核裂变是一类重要的反应，可以 释放大量能量，用于核能产生。
原子核的应用
核能应用
• 电力生产 • 放射性同位素检测 • 医学诊断和治疗
七十二碳靶计划
七十二碳靶计划是一项基础研 究计划，旨在探索新的元素和 核结构。
化学元素的合成与发 现
研究原子核可以帮助科学家合 成和发现新的化学元素。
总结
1 原子核结合能及稳定性
原子核的结合能决定了核的稳定性，影响着核的性质和反应。
2 原子核衰变及能级结构
原子核衰变是核自发变成更加稳定核的过程，能级结构决定了核的能量和跃迁。
3 原子核在应用中的重要性
原子核的应用广泛涉及能源、医疗和基础研究等领域。
《原子核的结合能》PPT 课件
原子核的结合能是研究核物理领域中重要的概念。结合能定义和影响因素、 核稳定性、原子核衰变、能级结构以及原子核的应用将在本课件中详细介绍。
什么是原子核结合能
定义
原子核结合能是维持原子核的稳定所需的能量，表示核内的质子和中子之间的相互作用力。
影响因素
核子数量、核子质量、核子结合方式等因素都会影响原子核的结合能。
原子核稳定性的判据
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？
第三章原子核的结合能
犹如液滴中分子一样”－－这就是液滴模型。 由于质子带正电，原子核的液滴模型把原子核当作荷电
的液滴。
B BV BS BC Bsym Bp
❖ 体积能项
BV
V
4 R3
3
4
3
1
r0 A 3
3
BV aV A
❖ 表面能项
BS
S 4R 2
4
1
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。
爱因斯坦
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
质量亏损：核子结合成原子核以后的质量损失。
m Zmp mn mX
相应的能量值：
B mc2 Zmp Nmn mX c2
结合能：
r0 A 3
2
2
BS aS A 3
❖ 库仑能项
BC
aC
Z
2
A
1 3
❖ 对称能项
Bsym
asym
A 2
Z
2
A1
❖ 对能项
BC
a
p
A
1 2
1
0
1
偶偶核 奇A核 奇奇核
结合能的半经验公式
B
av A
2
as A3
ac
Z
2
A
1 3
asym(
Note: the liquid-drop always has a minimum for spherical shapes, deformed ground states are a consequence of shell corrections
的液滴。
B BV BS BC Bsym Bp
❖ 体积能项
BV
V
4 R3
3
4
3
1
r0 A 3
3
BV aV A
❖ 表面能项
BS
S 4R 2
4
1
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。
爱因斯坦
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
质量亏损：核子结合成原子核以后的质量损失。
m Zmp mn mX
相应的能量值：
B mc2 Zmp Nmn mX c2
结合能：
r0 A 3
2
2
BS aS A 3
❖ 库仑能项
BC
aC
Z
2
A
1 3
❖ 对称能项
Bsym
asym
A 2
Z
2
A1
❖ 对能项
BC
a
p
A
1 2
1
0
1
偶偶核 奇A核 奇奇核
结合能的半经验公式
B
av A
2
as A3
ac
Z
2
A
1 3
asym(
Note: the liquid-drop always has a minimum for spherical shapes, deformed ground states are a consequence of shell corrections
《4. 原子核的结合能》PPT课件(江苏省县级优课)
Li-6 U-235 如何才能反映原子核的稳定程度？
三、比结合能 （平均结合能）
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 合能越大，核越稳定。
一、原子核的结合能
②结合能的大小与什么因素有关？
与组成原子核的核子数有关， 组成原子核的核子数越多，结合能越大。
如何求解原子核的结合能？
物体的能量和
质量之间存在密切
的联系，他们的关
系是： E mc2
质 能
方
程
核子在结合成 原子核时出现质量 亏损，要放出能量，
大小为： E mc2
爱因斯坦
二、原子核的合能的计算
比结合能（MeV/核子）
比结合能曲线告诉我们：
94 82
He
7
6
82 23
Kr
U 233
92
17935Pt
5
4
6 3
Li
3
2
1
H 0
2
0 1 20 40
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240
质量数A
比结合能曲线
a.中间大、
两端小。 b. 中等 质量的核 最稳定。
94 82
练习：试证明:1原子质量单位u相当于931.50 MeV的能 量。已知原子质量单位1u=1.6606×10-27kg，
光速c=3×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．
证明： ΔE = Δmc 2 = 1.6606 10－27 (3.0 ×108 )2
三、比结合能 （平均结合能）
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 合能越大，核越稳定。
一、原子核的结合能
②结合能的大小与什么因素有关？
与组成原子核的核子数有关， 组成原子核的核子数越多，结合能越大。
如何求解原子核的结合能？
物体的能量和
质量之间存在密切
的联系，他们的关
系是： E mc2
质 能
方
程
核子在结合成 原子核时出现质量 亏损，要放出能量，
大小为： E mc2
爱因斯坦
二、原子核的合能的计算
比结合能（MeV/核子）
比结合能曲线告诉我们：
94 82
He
7
6
82 23
Kr
U 233
92
17935Pt
5
4
6 3
Li
3
2
1
H 0
2
0 1 20 40
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240
质量数A
比结合能曲线
a.中间大、
两端小。 b. 中等 质量的核 最稳定。
94 82
练习：试证明:1原子质量单位u相当于931.50 MeV的能 量。已知原子质量单位1u=1.6606×10-27kg，
光速c=3×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．
证明： ΔE = Δmc 2 = 1.6606 10－27 (3.0 ×108 )2
教科版高中物理选修(3-5)3.4《原子核的结合能》ppt教学课件
相反的过程， 当一个中子和一个质子结合成一个氘核时释放出 2.2 MeV 的能量，这个能量以 γ 光子的形式辐射出去．核反应
1 2 方程为1 H ＋ n → 1 0 1H＋γ.
结合能和平均结合能 由于 核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原 子核分解成核子时，要吸收同样多的能量．核反应中放出或吸
及动量和动能的关系是解题的关键．
【变式2】 如图3-4-1所示，雷蒙德· 戴维斯因研究来自太阳的电子中微子 (ve)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的 探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶， 电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程
4 原子核的结合能
1．理解结合能的概念； 2．知道核反应中的质量亏损；
3．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系．
一、结合能
结合能：克服核力束缚，原子核分解为单个核子时 吸收 的 能量；或若干个核子在核力作用下结合成原子核时 能量． 平均结合能：原子核的结合能与 核子数 之比，也叫平均结合 能．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越 牢固 ， 原子核越 稳定 ，中等大小的核的结合能最大、最稳定． 放出 的
【变式1】 下列对结合能、平均结合能的认识，正确的是
(
A．一切原子核均具有结合能 B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量 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
)．
解析
由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出
能量．反之，将原子核分开变为自由核子也需要赋予相应的能量，
(2)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变
的．
对质能方程的理解 爱因斯坦 质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系
高中物理第三章原子核3.4原子核的结合能省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件
35/49
【解析】α粒子由两个质子和两个中子组成,依据爱因 斯坦质能方程ΔE=Δmc2,可求:ΔE=(2mp+2mnmα)c2 =4.3×10-12J。 答案:4.3×10-12J
36/49
【温馨提醒】 质能方程说明,一定质量物体所含有总能量是一定,等 于光速平方与其质量之积。这里所说总能量,不是单指 物体动能、核能或其它哪一个能量,而是物体所含有各 种能量总和。所以,核反应问题往往和能量守恒定律结 合起来考查。
H
结合成一个
4 2
H时e 能够放出5MeV能量.
22/49
知识点二、原子核结合能计算 思索探究: 依据爱因斯坦提出质能关系式,可知物体能量和质量之 间存在着亲密确实定关系,请思索以下问题: (1)什么是质量亏损现象? (2)在核反应中怎样利用质能关系式研究能量和质量关 系呢?
23/49
【归纳总结】 1.质能方程E=mc2: 爱因斯坦指出,物体能量(E)和质量(m)之间存在着亲密 关系,即E=mc2,式中c为真空中光速。爱因斯坦质能方 程表明:物体所含有能量跟它质量成正比。因为c2这个 数值十分巨大,因而物体能量是十分可观。
能量,即伴伴随质量亏损,所以生成物质量小于反
应物质量之和,D错误;由动量守恒可知mv=28mv′, 解得v′= 1×.0107m/s,故数量级为105m/s,E正确。
28 34/49
2.(·江苏高考)取质子质量mp=1.672 6× 10-27kg,中子质量mn=1.674 9×10-27kg,α粒子质量 mα=6.646 7×10-27kg,光速c=3.0×108m/s。请计算α 粒子结合能。(计算结果保留两位有效数字)
15/49
【思绪点拨】解答这类问题时应掌握以下两点: (1)要正确了解结合能和比结合能两个概念,比结合能和 核子数乘积就是结合能。 (2)中等质量原子核比结合能大于重核、轻核比结合能, 但结合能大小由比结合能与原子核内核子数乘积来决 定。
【解析】α粒子由两个质子和两个中子组成,依据爱因 斯坦质能方程ΔE=Δmc2,可求:ΔE=(2mp+2mnmα)c2 =4.3×10-12J。 答案:4.3×10-12J
36/49
【温馨提醒】 质能方程说明,一定质量物体所含有总能量是一定,等 于光速平方与其质量之积。这里所说总能量,不是单指 物体动能、核能或其它哪一个能量,而是物体所含有各 种能量总和。所以,核反应问题往往和能量守恒定律结 合起来考查。
H
结合成一个
4 2
H时e 能够放出5MeV能量.
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知识点二、原子核结合能计算 思索探究: 依据爱因斯坦提出质能关系式,可知物体能量和质量之 间存在着亲密确实定关系,请思索以下问题: (1)什么是质量亏损现象? (2)在核反应中怎样利用质能关系式研究能量和质量关 系呢?
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【归纳总结】 1.质能方程E=mc2: 爱因斯坦指出,物体能量(E)和质量(m)之间存在着亲密 关系,即E=mc2,式中c为真空中光速。爱因斯坦质能方 程表明:物体所含有能量跟它质量成正比。因为c2这个 数值十分巨大,因而物体能量是十分可观。
能量,即伴伴随质量亏损,所以生成物质量小于反
应物质量之和,D错误;由动量守恒可知mv=28mv′, 解得v′= 1×.0107m/s,故数量级为105m/s,E正确。
28 34/49
2.(·江苏高考)取质子质量mp=1.672 6× 10-27kg,中子质量mn=1.674 9×10-27kg,α粒子质量 mα=6.646 7×10-27kg,光速c=3.0×108m/s。请计算α 粒子结合能。(计算结果保留两位有效数字)
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【思绪点拨】解答这类问题时应掌握以下两点: (1)要正确了解结合能和比结合能两个概念,比结合能和 核子数乘积就是结合能。 (2)中等质量原子核比结合能大于重核、轻核比结合能, 但结合能大小由比结合能与原子核内核子数乘积来决 定。
高中物理选修3-5：3.4 原子核的结合能优秀课件
质子
中子
原子核示意图
核子间存在强大的核力，要把核子分开需要能量吗？自由 的核子结合成原子核会释放能量吗？
一、结合能
两个相隔一定距离的正负电荷，在电场力的作用下靠近，电势能转化为 动能，最后撞在一起动能转化为内能损失掉了。再要把它们分开，需要 给它们能量。
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．
和质量之间存在如下密切联系。
E mc 怎样计2算原子核的氘结核合的质能量？为3.3436×10－27Kg ， 求氘核的比结合能。
2.质量亏损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
解：单个中子与质子的质量之和为：
mp mn 3.34751027 kg
质核量子亏在损结。合成质原量子亏核损时说出明现：质确量实存在与原m氘子核(核m质的p 量结m之合n )差能m为D： 0.00391027 kg
让DE变成F，或者让A变 成B和C，能不能释放核 能？
比结合能与核子数之间的关 系有怎样的规律？
例2 碳原子质量的 1/12 叫做原子质量单位， 用u 表示。试证明1u 相当于931 MeV。
证明： 碳原子的摩尔质量为M=12g/mol，
所以一个碳原子质量为m=M/NA=1.993×10-26kg 所以1u=m/12=1.6606×10-27kg
代入公式E=mc2得： E=1.4924×10-10J=931MeV
课堂练习 1.对结合能、比结合能的认识，以 下说法错误的选项是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.比结合能越大的原子核越稳定
பைடு நூலகம்
中子
原子核示意图
核子间存在强大的核力，要把核子分开需要能量吗？自由 的核子结合成原子核会释放能量吗？
一、结合能
两个相隔一定距离的正负电荷，在电场力的作用下靠近，电势能转化为 动能，最后撞在一起动能转化为内能损失掉了。再要把它们分开，需要 给它们能量。
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．
和质量之间存在如下密切联系。
E mc 怎样计2算原子核的氘结核合的质能量？为3.3436×10－27Kg ， 求氘核的比结合能。
2.质量亏损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
解：单个中子与质子的质量之和为：
mp mn 3.34751027 kg
质核量子亏在损结。合成质原量子亏核损时说出明现：质确量实存在与原m氘子核(核m质的p 量结m之合n )差能m为D： 0.00391027 kg
让DE变成F，或者让A变 成B和C，能不能释放核 能？
比结合能与核子数之间的关 系有怎样的规律？
例2 碳原子质量的 1/12 叫做原子质量单位， 用u 表示。试证明1u 相当于931 MeV。
证明： 碳原子的摩尔质量为M=12g/mol，
所以一个碳原子质量为m=M/NA=1.993×10-26kg 所以1u=m/12=1.6606×10-27kg
代入公式E=mc2得： E=1.4924×10-10J=931MeV
课堂练习 1.对结合能、比结合能的认识，以 下说法错误的选项是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.比结合能越大的原子核越稳定
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24He01n
19
挑战自我
3、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，
同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的
B 质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数为h，真空中
的光速为c，下列说法正确的是（
）
A、核反应方程是 11H01n13H
B、聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3
C、辐射出的γ光子的能量Δ E=（m3-m1-m2)c2
D、 γ光子的波长
h
(m1m2 m3)c2
20
课堂小结
1、当核子结合成原子核时要__放__出_ (“吸收”或 “放出”)一定的能量，原子核分解成核子时，要 _吸__收__ (“吸收”或“放出”)同样的能量，这个能 量叫做原子核的结合能。 2、结合能与核子数之比称_比___结__合__能___,平均结合 能__越__大__ (“越大”“越小”)表示原子核中核子结 合得越牢固，原子核越稳定。
5
一、核能的来源---原子核的结合能
12H11H01n
当光子能量等于或 大于2.22MeV时， 这个反应才会发生
11H01n12H
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释放出的能量
6
二、核能的计算---爱因斯坦的质能方程
1.6 3 .51 1 01 19 01 136 0Me2 v.1M 9 10ev
二、核能的计算---爱因斯坦的质能方程
Emc2
核能 质量亏损
计算结合能时，先计算 质量亏损Δm，在带入 质能方程求出结合能
计算任意核反应中释放 的核能，先计算质量亏 损Δm，在带入质能方 程求出核能。
11
练习1：原子质量单位1u=1.6606×-27kg。试证明，1 原子质量单位u相当于931.50 MeV的能量．光速 c=3×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．
物体的能
量和质量之间存在
密切的联系，他们 的关系是：
Emc2
质 能 方
程
核子在结
爱因斯坦
合成原子核时出现
质量亏损，要放出
能量，大小为：Emc2 7
Mass is just a form of energy!
E=mc2
8
二、核能的计算---爱因斯坦的质能方程
1 0n 1 1 H 1 2H
3.3475 ×10－27 在物理上，原子核的质量总是小于组成该核的全部核子 独自存在时的总质量，这两者的差额叫做质量亏损
考查点：核力的性质
18
1 2H1 2H 24He01n
挑战自我
2、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，
设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的
质量为m3,中子的质量为m4,则反应过程中释放的
能量为：
（ C）
Emc2
A、(m1m2m3)c2
B、 (m 1m2m4)c2
C、(m 1m 2m 3m 4)c2 D、 (m 3m 4m 1m 2)c2
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240
2、一个重核可以
质量数A
分裂为中等质量
比结合能曲线
的核是吸收还是
放出能量？
16
问题三：核稳定程度的量度---比结合能
结合能
比结合能： = 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。平均 结合能越大，核越稳定。
14
比结合能（MeV/核子）
比结合能曲线告诉我们：
94 82
He
7
6
82 23
Kr
U 233
92
195 73
Pt
5
4
6 3
Li
3
2
1
H2
0 0
1 20
40
60
80
100 120 140 160 180 200 220 240
质量数A
3）意义：它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能 越大，核越稳定。
4）规律：较轻核和较重核的核子平均结合能较小,稳定性 较差;中等质量核的核子平均结合能较大，稳定性较好。
17
挑战自我
1、一下关于核力的说法正确的是 （ BD）
A、核力存在于任何核子之间 B、核力只存在于相邻的核子之间 C、核力与万有引力性质相同 D、核力是一种短程的强作用力
3、求解原子核的结合能的方法是：
大小能不能反映原子核的稳定程度？
U-235
Li-6
不同的核结合能不同，如何才能反
映原子核的稳定程度？
13
三、核稳定程度的量度----
比结合能：
结合能
= 核子数
比结合能
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。
932.80 MeV
练习2：已知1个质子的质量mp=1.007 277u，1个中子 的质量mn=1.008 665u.氦核的质量为4.001 509 u. 由上述数值，计算2个质子和2个中子结合成氦核时释
放的能量。
28.30 MeV
12
三、核稳定程度的量度----
【讨论与交流】
比结合能
结合能越大原子核是不是越难被拆散？ 即结合能的
比结合能曲线
a.中间大、
两端小。 b. 中等 质量的核 最稳定。
15
比结合能（MeV/核子）
94 82
He
7
6
82 23
Kr
195 73
Pt
U 233
92
活动：观察比结 合能曲线并思考 下列问题：
5
4
6 3
Li
3
2
1
1、两个氘核发生 核反应变成氦核 是吸收还是放出 能量？
H 0 0
2 1 20
40
原子核的结合能如果质量亏损有关， 你怎么证明？
9
二、核能的计算---爱因斯坦的质能方程
1 0n 1 1 H 1 2H
3.3475 ×10－27
试验值： 2.22Mev 理论值：Δm=(mn+mp-m氘）=0.0039 ×10－27kg
Δ= Δ E2m = 0.c 0 1－ 0 2 0 7 ( 33 × 9 1 .8 )2 0 3.5 11 013J
人类对煤和石油的依赖已 经严重我们的生存环境!
1
核能-----能源中的后起之秀
2
你了解核能吗？
3
一、核能的来源---原子核的结合能
中子
氘核
质子
2.2MeV（ ） ?
4
一、核能的来源---原子核的结合能
1、将核子结合在一起的作用力是什么力？有什么特点？ 2、请你能运用功能关系，解释结合能的产生原因？
19
挑战自我
3、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，
同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的
B 质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数为h，真空中
的光速为c，下列说法正确的是（
）
A、核反应方程是 11H01n13H
B、聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3
C、辐射出的γ光子的能量Δ E=（m3-m1-m2)c2
D、 γ光子的波长
h
(m1m2 m3)c2
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课堂小结
1、当核子结合成原子核时要__放__出_ (“吸收”或 “放出”)一定的能量，原子核分解成核子时，要 _吸__收__ (“吸收”或“放出”)同样的能量，这个能 量叫做原子核的结合能。 2、结合能与核子数之比称_比___结__合__能___,平均结合 能__越__大__ (“越大”“越小”)表示原子核中核子结 合得越牢固，原子核越稳定。
5
一、核能的来源---原子核的结合能
12H11H01n
当光子能量等于或 大于2.22MeV时， 这个反应才会发生
11H01n12H
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释放出的能量
6
二、核能的计算---爱因斯坦的质能方程
1.6 3 .51 1 01 19 01 136 0Me2 v.1M 9 10ev
二、核能的计算---爱因斯坦的质能方程
Emc2
核能 质量亏损
计算结合能时，先计算 质量亏损Δm，在带入 质能方程求出结合能
计算任意核反应中释放 的核能，先计算质量亏 损Δm，在带入质能方 程求出核能。
11
练习1：原子质量单位1u=1.6606×-27kg。试证明，1 原子质量单位u相当于931.50 MeV的能量．光速 c=3×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．
物体的能
量和质量之间存在
密切的联系，他们 的关系是：
Emc2
质 能 方
程
核子在结
爱因斯坦
合成原子核时出现
质量亏损，要放出
能量，大小为：Emc2 7
Mass is just a form of energy!
E=mc2
8
二、核能的计算---爱因斯坦的质能方程
1 0n 1 1 H 1 2H
3.3475 ×10－27 在物理上，原子核的质量总是小于组成该核的全部核子 独自存在时的总质量，这两者的差额叫做质量亏损
考查点：核力的性质
18
1 2H1 2H 24He01n
挑战自我
2、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，
设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的
质量为m3,中子的质量为m4,则反应过程中释放的
能量为：
（ C）
Emc2
A、(m1m2m3)c2
B、 (m 1m2m4)c2
C、(m 1m 2m 3m 4)c2 D、 (m 3m 4m 1m 2)c2
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240
2、一个重核可以
质量数A
分裂为中等质量
比结合能曲线
的核是吸收还是
放出能量？
16
问题三：核稳定程度的量度---比结合能
结合能
比结合能： = 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。平均 结合能越大，核越稳定。
14
比结合能（MeV/核子）
比结合能曲线告诉我们：
94 82
He
7
6
82 23
Kr
U 233
92
195 73
Pt
5
4
6 3
Li
3
2
1
H2
0 0
1 20
40
60
80
100 120 140 160 180 200 220 240
质量数A
3）意义：它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能 越大，核越稳定。
4）规律：较轻核和较重核的核子平均结合能较小,稳定性 较差;中等质量核的核子平均结合能较大，稳定性较好。
17
挑战自我
1、一下关于核力的说法正确的是 （ BD）
A、核力存在于任何核子之间 B、核力只存在于相邻的核子之间 C、核力与万有引力性质相同 D、核力是一种短程的强作用力
3、求解原子核的结合能的方法是：
大小能不能反映原子核的稳定程度？
U-235
Li-6
不同的核结合能不同，如何才能反
映原子核的稳定程度？
13
三、核稳定程度的量度----
比结合能：
结合能
= 核子数
比结合能
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。
932.80 MeV
练习2：已知1个质子的质量mp=1.007 277u，1个中子 的质量mn=1.008 665u.氦核的质量为4.001 509 u. 由上述数值，计算2个质子和2个中子结合成氦核时释
放的能量。
28.30 MeV
12
三、核稳定程度的量度----
【讨论与交流】
比结合能
结合能越大原子核是不是越难被拆散？ 即结合能的
比结合能曲线
a.中间大、
两端小。 b. 中等 质量的核 最稳定。
15
比结合能（MeV/核子）
94 82
He
7
6
82 23
Kr
195 73
Pt
U 233
92
活动：观察比结 合能曲线并思考 下列问题：
5
4
6 3
Li
3
2
1
1、两个氘核发生 核反应变成氦核 是吸收还是放出 能量？
H 0 0
2 1 20
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原子核的结合能如果质量亏损有关， 你怎么证明？
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二、核能的计算---爱因斯坦的质能方程
1 0n 1 1 H 1 2H
3.3475 ×10－27
试验值： 2.22Mev 理论值：Δm=(mn+mp-m氘）=0.0039 ×10－27kg
Δ= Δ E2m = 0.c 0 1－ 0 2 0 7 ( 33 × 9 1 .8 )2 0 3.5 11 013J
人类对煤和石油的依赖已 经严重我们的生存环境!
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核能-----能源中的后起之秀
2
你了解核能吗？
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一、核能的来源---原子核的结合能
中子
氘核
质子
2.2MeV（ ） ?
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一、核能的来源---原子核的结合能
1、将核子结合在一起的作用力是什么力？有什么特点？ 2、请你能运用功能关系，解释结合能的产生原因？