高中物理 選擇性必修三 核力與結(jié)合能 課件

1、深圳大學附屬中學THE AFFILIATED HIGH SCHOOL OF SHEN ZHEN UNIVERSITY人教版物理選擇性必修第三冊第五章 原子核 3、核 力 與 結(jié) 合 能 授課人：薛莉 深圳大學附屬中學THE AFFILIATED HIGH SCHOOL OF SHEN ZHEN UNIVERSITY原子核質(zhì)子（帶正電）中子（不帶電）思考：在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質(zhì)子為什么能夠擠在一起而不散開？質(zhì)子間距數(shù)量級為10-15m；質(zhì)子質(zhì)量數(shù)量級為10-27kg；質(zhì)子電量數(shù)量級為10-19kg；萬有引力常量數(shù)量級為10-11；靜電力常量數(shù)量級109。萬有引力物理學家發(fā)現(xiàn)：有第三

2、種力存在，是這種力把核子緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核。庫侖力 萬有引力 核力一、核力使核子緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核的力1.核力是一種強相互作用。在原子核尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得 多。2. 核力是短程力。約在10-15m量級時起作用， 距離大于0.810-15m時為引力； 距離小于0.810-15m時為斥力， 因此核子不會融合在一起； 距離為1010-15m時核力幾乎消失。3. 核力具有飽和性，即每個核子 只跟相鄰的核子產(chǎn)生核力作用。 4. 核力與電荷無關(guān)，它存在于質(zhì)子、質(zhì)子 間,中子、中子間，質(zhì)子、中子間。二、四種相互作用宏觀模型：相距很遠的兩個物體，由于萬有引力而相互接近，運

3、動速度越來越大，引力勢能轉(zhuǎn)化為動能，最后撞在一起，動能變成它們的內(nèi)能散失掉了。兩個物體為了結(jié)合而付出了代價，失去了一些能量，如果要把它們分開，還要重新賦予它們這份能量。 由于核子間存在著強大的核力，所以核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化。三、結(jié)合能當核子結(jié)合成原子核時要放出一定能量；原子核分解成核子時，要吸收同樣的能量。這個能量叫做原子核的結(jié)合能。微觀模型：用光子照射氘核，可以使它分解為一個質(zhì)子和一個中子，從實驗知道，只有當光子能量等于或者大于2.22MeV時，這個反應(yīng)才會發(fā)生。相反的過程是一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核，要放出2.22MeV的能量，這個能量以光子的形式

4、輻射出去結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量，而是核子結(jié)合成原子核時所放出的能量， 或是把核子分開時所需要的能量。結(jié)合能越大，原子核是不是越難被拆開？結(jié)合能大小能反應(yīng)原子核的穩(wěn)定程度嗎？U-235 Li-6 比結(jié)合能核子結(jié)合成原子核時，平均每個核子所釋放的結(jié)合能，它也等于把原子核拆散成每個核子時，外界提供給每個核子的平均能量。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定中等大小的核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定四、質(zhì)量虧損質(zhì)能方程物體的能量與它們質(zhì)量的關(guān)系是：Emc2已知中子的質(zhì)量mn 為 1.674910-27 kg，質(zhì)子的質(zhì)量mp 為 1.6726 10-27 kg，氘核的質(zhì)量

5、mD 為 3.343610-27 kg，求氘核的比結(jié)合能。解: 單個的質(zhì)子與中子的質(zhì)量之和為mp mn （1.672 6 1.674 9）10-27 kg 3.347 510-27 kgm （mp mn）mD （3.347 5 3.343 6）10-27 kg 3.9010-30 kg E mc 2 3.90 10 - 30 （ 3.00 10 8 ） 2 J 3.51 10 - 13 J 1 eV 1.60 10 - 19 J E 2.19 10 6 eV 2.19 MeV 氘核的比結(jié)合能為 2.19/2MeV=1.10 MeV 原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫作質(zhì)量虧損（

6、mass defect）。質(zhì)量虧損表明，的確存在著原子核的結(jié)合能。1、有人認為質(zhì)量虧損就是核子的個數(shù)變少了，這種認識對不對？2、質(zhì)量虧損是不是這部分質(zhì)量消失了或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰苛四兀?、愛因斯坦質(zhì)能方程中說明質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化嗎？不同原子核的比結(jié)合能是不一樣的，下圖是按照實際測量結(jié)果畫的圖線?？梢钥闯觯械却笮〉暮说谋冉Y(jié)合能最大（平均每個核子的質(zhì)量虧損最大），這些核最穩(wěn)定。辨析題 1原子核中粒子所受的萬有引力和電磁力可以達到平衡( )2核力是強相互作用，在任何情況下都比庫侖力大( )3弱相互作用是引起原子核衰變的原因( )4原子核的結(jié)合能就是核子結(jié)合成原子核時需要的能量( )5比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定( )6質(zhì)能方程Emc2表明了質(zhì)量與能量間的一種對應(yīng)關(guān)系( )1、(多選)對結(jié)合能、比結(jié)合能的認識，下列說法正確的是()A核子結(jié)合為原子核時，一定釋放能量B核子結(jié)合為原子核時，可能吸收能量C結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定AD 2、下列說法中，正確的是()A愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相 互轉(zhuǎn)化B由Emc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比