第五章 3 核力与结合能（18张PPT）

第五章 原子核
3　核力与结合能
选修第三册 人教版
学习目标
1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用.
2.了解结合能和比结合能的概念.
3.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行相关的计算．
知识梳理
一、核力与四种基本相互作用
1．核力
(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，距离超过1.5×10－15 m时核力几乎消失．
(3)核力具有饱和性，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，而不是与核内所有核子发生作用．
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
5．四种基本相互作用的作用尺度
(1)在原子核内，强相互作用将核子束缚在一起．
(2)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)万有引力主要作用于宏观和宇宙尺度上，是万有引力使行星绕着恒星运行，并且联系着星系团．
二、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．
3．结合能与比结合能的比较
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}结合能
把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量
比结合能
等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度
比结合能曲线
不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小
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．
3．质量亏损Δm的理解
所谓质量亏损，并不是质量消失，而是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．
4．质能方程E＝mc2的理解
(1)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.
(2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位．但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u对应931.5 MeV能量．
四、核能的计算
1．根据质量亏损计算
(1)根据核反应过程，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相当于931.5 MeV)
2．利用比结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数，核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能．
1.（2019高二下·武汉期中）下列关于核力、原子核的结合能、比结合能、核子平均质量的说法正确的是（??? ）
A.?维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力
B.?核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小
C.?比结合能小的原子核拆分成比结合能大的原子核时会释放核能
D.?核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收能量
例题
【答案】 C
【考点】原子核的组成
【解析】【解答】A、维系原子核稳定的力是核力，核力可以表现为相邻核子间的相互吸引力，又可以表现为排斥力，A不符合题意；
B、核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力远比库仑力大，B不符合题意；
参考答案
C、比结合能小的原子核结合或分解成比结合能大的原子核时释放核能，C符合题意；
D、核反应过程中如果核子的平均质量减小，则发生了质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知要释放核能，D不符合题意。
故答案为：C
2.（2020高三上·深圳月考）能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（?? ）
A.?12????+13????→ ?24????????+01???? 是核聚变反应????????????????????????
B.?13????+12????→ ?24????????+01???? 是β衰变
C.?92235????+01????→56144????????+3689????????+301???? 是核裂变反应????????
D.?92235????+01????→54140????????+3894????????+201????是α衰变
?
例题
【答案】 A,C
【考点】核反应方程
【解析】【解答】A．核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程，A反应是氢原子核聚变为氦原子核，A符合题意；
B．β衰变放出的是电子，而B反应里放出的是中子，B不符合题意；
CD．核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，质量非常大的原子核才能发生核裂变，CD都是裂变反应，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC
参考答案
谢谢观看