【教學(xué)課件】核力與結(jié)合能

3.核力與結(jié)合能第五章原子核新課引入在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質(zhì)子為什么能擠在一起而不飛散？原子核一、核力與四種基本相互作用四種基本相互作用引力相互作用電磁相互作用強(qiáng)相互作用弱相互作用17世紀(jì)下半葉，人們發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力把行星和恒星聚在一起，組成太陽(yáng)系、銀河系和其他星系。19世紀(jì)后，電荷間的相互作用、磁體間的相互作用，本質(zhì)上是同一種相互作用的不同表現(xiàn)，這種相互作用稱為電磁相互作用。一、核力與四種基本相互作用原子核中的質(zhì)子要靠自身的萬(wàn)有引力來(lái)抗衡相互間的庫(kù)侖力是不可能的。質(zhì)子相互間距離r的數(shù)量級(jí)為10-15m；質(zhì)子質(zhì)量m的數(shù)量級(jí)為10-27kg，質(zhì)子電量e的數(shù)量級(jí)為10-19C；引力常量G的數(shù)量級(jí)為10-11，靜電力常量k的數(shù)量級(jí)為109。估算庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力之比？

一、核力與四種基本相互作用原子核內(nèi)核子間存在的把各種核子緊緊束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核的作用被稱為強(qiáng)相互作用。能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力。核力的特點(diǎn)①核力是強(qiáng)相互作用。②核力是短程力。作用范圍只有約10-15m。③相鄰的質(zhì)子之間、中子之間、中子和質(zhì)子之間都存在核力。強(qiáng)相互作用可以存在于各種核子之間一、核力與四種基本相互作用除核力外原子核內(nèi)還存在自然界的第四種相互作用—弱相互作用。弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用也是短程力，力程比強(qiáng)相互作用更短，為10－18m。一、核力與四種基本相互作用萬(wàn)有引力把行星和恒星聚在一起組成太陽(yáng)系、銀河系和其他星系，決定著宇宙的現(xiàn)狀。電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體和固體等。強(qiáng)相互作用在原子核內(nèi)，核力將核子束縛在一起。弱相互作用是引起原子核β衰變的原因。

要是再把這顆行星拋向太空，需要多少能量呢？二、結(jié)合能一顆小行星攜帶巨大的能量撞擊地球，這些能量最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能散失在空氣中。二、結(jié)合能如果要把原于核中的兩個(gè)核子分開(kāi)，可用什么辦法？把核子分開(kāi)需要的能量與核子結(jié)合放出的能量有什么關(guān)系？為把核子分開(kāi)而需要的能量或者結(jié)合成原子核需要放出的能量，叫做原子核的結(jié)合能。組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能越大。原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能。比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。給原子核某種能量三、質(zhì)量虧損已知中子的質(zhì)量為1.6749×10－27kg、質(zhì)子的質(zhì)量為1.6726×10－27kg、氘核的質(zhì)量為3.3436×10－27kg，質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核前后總質(zhì)量有什么變化嗎？思考中子和質(zhì)子的質(zhì)量和=3.3475×10－27kg氘核的質(zhì)量=3.3436×10－27kg質(zhì)量差=0.0039×10－27kg核反應(yīng)前后，總質(zhì)量并不相等！三、質(zhì)量虧損原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損Δm，正表明它們?cè)诨ハ嘟Y(jié)合過(guò)程中放出了能量：愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：式中c是真空中的光速，m是物體的質(zhì)量，E是物體的能量。

三、質(zhì)量虧損已知中子的質(zhì)量mn為1.6749×10－27kg，質(zhì)子的質(zhì)量mp為1.6726×10－27kg，氘核的質(zhì)量mD為3.3436×10－27kg，求氘核的比結(jié)合能。分析：根據(jù)剛才的計(jì)算，質(zhì)量差Δm=0.0039×10－27kg釋放能量:ΔE=

Δmc2

=3.51×10-13J

三、質(zhì)量虧損中等大小的核的比結(jié)合能最大（平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大），這些核最穩(wěn)定。原子核的比結(jié)合能分裂合并較重核中等核較小核中等核核子比結(jié)合能增加核子發(fā)生質(zhì)量虧損釋放核能典題剖析

A．m=5，n=4B．鈾核的比結(jié)合能比鉛核的比結(jié)合能小C．衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核的結(jié)合能D．鈾核衰變過(guò)程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)B典題剖析例2.兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)氦核，同時(shí)釋放一定的核能，中子的質(zhì)量為1.0087u，質(zhì)子的質(zhì)量為1.0073u，氦核的質(zhì)量為4.0026u，試計(jì)算中子和質(zhì)子生成1kg的氦核時(shí)，要釋放出多少核能？(1u的質(zhì)量對(duì)應(yīng)931.5MeV的能量)解:核反應(yīng)方程為

生成一個(gè)氦核過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm=(1.0087u+1.0073u)×2-4.0026u=0.0294u釋放的核能ΔE=0.0294×931.5MeV=27.386MeV生成1kg氦核釋放的能量E=nΔE

課堂小結(jié)（一）核力與四種基本相互作用1.四種基本相互作用：引力相互作用、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用。3.核力的特點(diǎn)2.核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力。①核力是強(qiáng)相互作用。②核力是短程力。作用范圍只有約10-15m。③相鄰的質(zhì)子之間、中子之間、中子和質(zhì)子之間都存在核力。課堂小結(jié)（二）結(jié)合能1.結(jié)合能：為把核子分開(kāi)而需要的能量或者結(jié)合成原子核