5.3核力与结合能 课件（24张PPT）

(共24张PPT)
问题导入
原子核是由中子和质子构成的。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢
核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力。
横县百合完全中学
韦衍虎
18276143537
5.3 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.知道原子核的结合能和比结合能的概念。
3.知道什么是质量亏损,能应用爱因斯坦质能方程进行计算。
一、核力与四种基本相互作用（教材115页）
1.引力相互作用
引力是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现。
2.电磁相互作用
电荷间与磁体间的相互作用
宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等等，都起源于这些电荷之间的电磁相互作用。
弹力
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。
p
n
n
p
p
n
短程力：约在10-15m量级时起作用
4.弱相互作用
在某些放射现象中起作用的另一种基本相互作用
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。
短程力：约在10-18m量级时起作用
二、结合能
→因为引力
相互靠近
→速度↑
→撞在
一起
损失能量
补充能量
两个物体为了结合在一起付出了代价，损失了能量
相距很远
的两物体
→一部分动能以内
能的形式散失
思考与讨论：氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要吸收能量还是放出能量？
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（吸收的）能量，这就是原子核的结合能．
这个能量也是核子结合成原子核时释放的能量。
把核子分开需要吸收的能量与核子结合时放出的能量有什么关系呢？
思考：如果结合能越大，就说明把原子核分开，所需要的能量越大，是不是就意味着原子核越稳定吗？
原子核越大
→核子个数越多
→但不能说明它稳定
平均到每一个核子的结合能大小来反应原子核的稳定性。
→结合能越大
结合能
核子数
比结合能=
(1)由图可知，中等质量原子核的
比结合能大，原子核比较稳定,轻
核和重核的比结合能都比中等质
量的原子核小。
原子核的结合能与其核子数之比，称为比结合能.
也叫平均结合能。
2.比结合能：
（1）比结合能越大，原子核越稳定.
原子核的结合能很难直接测量。幸好，爱因斯坦已经给我们指出了物体的能量与它的质量的关系，即
E = mc2
质子：mp=1.6726×10-27kg
中子：mn=1.6749×10-27kg
结合时的质量差
→结合能
质量变化时，表达式为：△E = △mc2
氘核： mD=3.343×10-27kg
课本例题
已知中子的质量mn=1.6749×10-27kg，质子的质量mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量mD=3.343×10-27kg，求氘核的比结核能。
解：
△m=（mn+mp）-mD=3.90×10-30kg
△E =△mc2=3.90×10-30×（3.00×108）2=3.51×10-13J
能量单位常用电子伏特1eV=1.6×10-19J
氘核的比结合能：
1.质量亏损：通过这个例题可以看出，原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损。质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。
原子核
能量
质量亏损
光
中子
质子
△E = △mc2
三、质量亏损
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．
1.质子、中子和氘核的质量分别为 m1、m2和 m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是（ ）
A.m3c2 B. (m1 +m2)c2
C.(m3-m2-m1)c2 D.(m1+m2-m3)c2
D
根据质量亏损计算核能
(2)用质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．
①若Δm的单位是千克，则需要将c＝3×108 m/s代入，计算得到的ΔE的单位为焦耳．
②若Δm的单位是原子质量单位u，则可用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV.
(1 u=931.5 MeV/C2)
1．（2017新课标Ⅰ卷）大科学工程“人造太阳”主要是将氚核聚变反应释放的能量用来发电，氚核聚变反应方程是
，已知 的质量为2.0136u， 的质量为3.0150u， 的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2。氚核聚变反应中释放的核能约为
A．3.7MeV B．3.3MeV
C．2.7MeV D．0.93MeV
B
试卷7．比结合能可以反映原子核的稳定程度。已知氦核的质量
为4.0015u，质子的质量为1.0078u，中子的质量为1.0087u，
c为光速。则氦核的比结合能约为（　　）
A．5MeV B．6MeV
C．7MeV D．8MeV
C







2.下列说法正确的是（ ）
A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化
B.由E=mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度
C.核反应中发现的"质量亏损"是消失的质量转变为能量
D.因为在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒
B
静止的质量变成运动的质量
3.核燃料铀-235的一种典型的裂变方程是 ，衰变方程是 ，下列说法正确的是（　　）
A．裂变过程吸收能量
B．X核中含有88个中子
C．X核与 核的总质量大于 核的质量
D．裂变释放能量产生的高温会加快 的衰变
B
解析：A．核反应释放能量，所以核裂变和衰变都释放能量，故A错误；
B．核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒，故新核X的质量数为235-89-2=144，电荷数为92-36=56，故新核X的中子数为144-56=88，故B正确；
C．核反应质量会出现亏损，X核与 核的总质量小于 核的质量，故C错误；
D．放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关,故D错误。
故选B。答案：B
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