第04节 核力与结合能:19张PPT

(共19张PPT)
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核力与结合能
原子核的组成
中子
质子
统称核子
10－15m
原子核
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核力与结合能
回顾：四种基本相互作用
引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用
质子相互间距r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级为10-27kg，质子电量e的数量级为10-19C；万有引力常量G的数量级为10-11，静电力常量k的数量级为109。估算库仑力与万有引力之比？
解：
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。
再猜想：在核子之间一定存在着第三种力，使核子能紧密的结合在一起——核力。
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？
一、核力与四种基本相互作用
2.
核力是短程力。在
10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为吸引力,
小于0.8×10-15m时为斥力。
3.
核力具有饱和性。核子只对邻近的核子产生较强的引力，称为核力的饱和性。
4.
核力与电荷无关。质子与质子之间、质子与中子之间、中子与中子之间，都可以存在核力。
1.
核力是强相互作用（强力）的一种表现。
核力具有怎样的特点呢？
除核力外原子核内还存在
弱相互作用（弱力）
弱力是引起β衰变（中子→质子）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
质子
中子
稳定的原子核中质量数与中子数一定相等吗？
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，这就是原子核的结合能。
三、结合能
（△E）
结合能
当光子能量等于或大于2.22MeV时，这个反应才会发生
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，或将核子结合成原子核所放出的能量。
问：氘核的结合能是多少？
2.22MeV
（△E）
所以有意义的是，比结合能（平均结合能）。
比结合能
结合能
核子数
=
比结合能越大，原子核越稳定。
氘核的结合能是2.22MeV
问：它的比结合能是多少？
1.11MeV
核子数越多的核，分解成单个核子，需要的能量越多，结合能越大。
例1：氘核和氚核聚变时核反应方程为
的平均结合能是
=1.09
MeV，
的平均结合能是
=2.78
MeV，
的平均结合能是
=7.03
MeV.
计算核反应时释放的核能△E．
17.60MeV
四、质量亏损
中子的质量
mn=1.6749×10－27Kg
质子的质量
mp=
1.6726×10－27Kg
前：中子和质子的质量和
mn+mp=
3.3475×10－27Kg
后：氘核的质量
mD=
3.3436×10－27Kg
前后总质量差
△m
=
0.0039×10－27Kg
例题：科学家发现核反应的前后总质量存在差异：
（△m）
爱因斯坦质能方程
E=mc2（E为物体的总能量
）
质量亏损的思考：
ΔE=Δm·c2
（△E为核反应释放的核能
）
质量可以转化能量，对吗？
在核反应中不遵守质量守恒定律、能量守恒定律是吗？
①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减少了，减少的静止质量转化为（和辐射能量有关的）运动质量。
②质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量减少了。注意：质量的单位kg，能量单位J。
③在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律。
④质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的量度。
质量亏损的思考：
例2：氘核和氚核聚变时核反应方程为
的质量为m1
，
的质量为m2
，
的质量为m3
，
的质量为m4
，
光速为c,计算核反应时释放的核能△E．
△m=
m1+m2
-m3
-
m4
△E=
△m
c2=(m1+m2
-m3
-
m4
)c2
比结合能
总结：比结合能小的核，变成比结合能大的核，会
能量。
放出
也就是说，较重的核分裂成中等大小的核，或者把较轻的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，这样可以
能量，供人使用。
所以也就有了核力发电、原子弹、氢弹。
期待第6节、第7节的学习。
放出
一、默写
（文字加公式）
1.比结合能
2.质能方程E=mc2
3.质量亏损△E=△mc2
二、作业：大本和小本，第5节
三、周一考试：原子物理部分。