核力與結(jié)合能課件

第一節(jié)核力與核能第一節(jié)核力與核能原子核的組成原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子．電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)相對(duì)質(zhì)量（質(zhì)量數(shù)）=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)=核子數(shù)原子核的組成原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核

原子核的半徑約為10-15m,只相當(dāng)原子半徑的萬(wàn)分之一。在這么小的空間里帶正電的質(zhì)子與質(zhì)子間的庫(kù)侖斥力是很大，萬(wàn)有引力太小，只有庫(kù)侖力的10-36倍。而通常原子核是穩(wěn)定的,于是核內(nèi)還應(yīng)有另一種力把各種核子緊緊拉在一起,此力稱為核力。核力mpmp庫(kù)侖力庫(kù)侖力萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力核力

核子靠什么力結(jié)合成原子核？原子核的半徑約為10-15m,核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力．核力的特點(diǎn)：一、核力：

2.核力是短程力。約在10-15m量級(jí)時(shí)起作用，距離大于0.8×10-15m時(shí)為引力,距離為10×10-15m時(shí)核力幾乎消失，距離小于0.8×10-15m時(shí)為斥力。3.核力具有飽和性。核子只對(duì)相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。4.核力具有電荷無(wú)關(guān)性。1.核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的一種表現(xiàn)。（四種相互作用力分別是引力、電磁力、弱力、強(qiáng)力。）核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力．核力的特點(diǎn)：核素圖與核的穩(wěn)定性自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。為什么會(huì)這樣呢？核素圖與核的穩(wěn)定性自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相核越來(lái)越大，有些核子間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)。隨著距離的增加，核力與電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對(duì)地增加核子，而只增加中子，中子與其他核子沒(méi)有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個(gè)原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。

由于核力的作用范圍是有限的，如果繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒(méi)有核力的作用，這時(shí)即使再增加中子也無(wú)濟(jì)于事，這樣的核必然是不穩(wěn)定的。在宇宙演化的進(jìn)程中，各種粒子有機(jī)會(huì)進(jìn)行各種組合，但那些不穩(wěn)定的組合很快就瓦解了，只有200多種穩(wěn)定的原子核長(zhǎng)久地留了下來(lái)?，F(xiàn)在觀察到的天然放射性元素，則正在瓦解之中。核越來(lái)越大，有些核子間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)。隨著距離的增加

由于核子間存在著強(qiáng)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(shí)，都伴隨著巨大的能量變化．可見(jiàn)，當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量．這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能．二、結(jié)合能由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以核子結(jié)合成原平均結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為平均結(jié)合能。平均結(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。平均結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為平均結(jié)合能。一、核力與核能結(jié)合能與平均結(jié)合能原子核的結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核所釋放的能量。平均結(jié)合能：是指核子結(jié)合成原子核時(shí)每個(gè)核子平均放出的能量，也是把原子核重新分解成自由核子時(shí)每個(gè)核子平均吸收的能量。平均結(jié)合能越大，原子核越難分離。一、核力與核能結(jié)合能與平均結(jié)合能特點(diǎn)：1、重核的平均結(jié)合能比中等質(zhì)量核的平均結(jié)合能小，重核裂變成中等質(zhì)量的核會(huì)放出能量。2、輕核的平均結(jié)合能比稍重的核的平均結(jié)合能小，輕核聚集成較重的核會(huì)放出能量。特點(diǎn)：一、核力與核能質(zhì)能方程與質(zhì)量虧損E＝mc2△E＝△mc2實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，任何一個(gè)原子核的質(zhì)量總是小球組成它的所有核子的質(zhì)量之和，這一差值叫做質(zhì)量虧損。核子平均質(zhì)量核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系DEFZBCAFe一、核力與核能質(zhì)能方程與質(zhì)量虧損核子平均質(zhì)量核子的平均質(zhì)量與三、質(zhì)量虧損1、例題：中子的質(zhì)量

=1.6749×10－27Kg質(zhì)子的質(zhì)量

=1.6726×10－27Kg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

=0.0039×10－27Kg2、質(zhì)量虧損：原子分解為核子時(shí)，質(zhì)量增加；核子結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量減少。原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損。三、質(zhì)量虧損1、例題：2、質(zhì)量虧損：原子分解為核子時(shí)，質(zhì)量增愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程

E=mc2

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。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ΔE=Δm·c2愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程

3、有關(guān)問(wèn)題的理解和注意事項(xiàng)第一.核反應(yīng)過(guò)程中:

核子結(jié)合成原子核時(shí),新核質(zhì)量小于核子的質(zhì)量(質(zhì)量虧損),同時(shí)以光子形式釋放核能;

原子核分解為核子時(shí),需要吸收一定能量,核子的總質(zhì)量大于原原子核的質(zhì)量.第二.核反應(yīng)過(guò)程中,質(zhì)量虧損時(shí),核子個(gè)數(shù)不虧損(即質(zhì)量數(shù)守恒),可理解為組成原子核后,核內(nèi)每個(gè)核子仿佛“瘦了”一些.第三.質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失,而是減少的質(zhì)量m以能量形式輻射(動(dòng)質(zhì)量),因此質(zhì)量守恒定律不被破壞.3、有關(guān)問(wèn)題的理解和注意事項(xiàng)第一.核反應(yīng)過(guò)程中:第二.核反應(yīng)第四.公式ΔE=Δm·c2

的單位問(wèn)題國(guó)際單位:m用“kg”C用“m/s”ΔE用“J”常用單位:m用“u(原子質(zhì)量單位)”1u=1.660566×10-27kgΔE用“uc2”

1uc2=931.56MeV(表示1u的質(zhì)量變化相當(dāng)于931.56MeV的能量改變)第五.核反應(yīng)中釋放或吸收的能量比化學(xué)反應(yīng)中釋放或吸收的能量大好幾個(gè)數(shù)量級(jí).第四.公式ΔE=Δm·c2的單位問(wèn)題國(guó)際單位:m2、一個(gè)氫原子質(zhì)量是，一個(gè)鋰原子的質(zhì)量是，一個(gè)氦原子的質(zhì)量是，則當(dāng)一個(gè)鋰核受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)氦核時(shí)所釋放的能量是多少？1.6736×10-27kg11.6505×10-27kg6.6466×10-27kg2、一個(gè)氫原子質(zhì)量是有人說(shuō)，當(dāng)核子組成原子核時(shí)，有質(zhì)量虧損，放出結(jié)合能是質(zhì)量變成了能量，說(shuō)法是否正確？

按愛(ài)因斯坦相對(duì)論，物體的質(zhì)量與速度有關(guān)，速度越大，物體的質(zhì)量越大，當(dāng)物體的速度小于光速時(shí)，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和靜止質(zhì)量差別不大，前面質(zhì)子、中子、原子核的質(zhì)量均為靜止質(zhì)量，質(zhì)量虧損是靜止質(zhì)量發(fā)生了變化，能量以光子形式輻射出去，光子無(wú)靜止質(zhì)量。光子運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為：光子能量/c2。實(shí)際上減少的質(zhì)量=光子運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。反應(yīng)前后總質(zhì)量守恒，并非質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。有人說(shuō)，當(dāng)核子組成原子核時(shí)，有質(zhì)量虧損，放出結(jié)合能是質(zhì)量變成除核力外原子核內(nèi)還存在弱相互作用（弱力）弱力是引起中子－質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因弱相互作用也是短程力，力程比強(qiáng)力更短，為10－18m，作用強(qiáng)度則比電磁力小。除核力外原子核內(nèi)還存在弱相互作用（弱力）第一節(jié)核力與核能第一節(jié)核力與核能原子核的組成原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子．電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)相對(duì)質(zhì)量（質(zhì)量數(shù)）=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)=核子數(shù)原子核的組成原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核

原子核的半徑約為10-15m,只相當(dāng)原子半徑的萬(wàn)分之一。在這么小的空間里帶正電的質(zhì)子與質(zhì)子間的庫(kù)侖斥力是很大，萬(wàn)有引力太小，只有庫(kù)侖力的10-36倍。而通常原子核是穩(wěn)定的,于是核內(nèi)還應(yīng)有另一種力把各種核子緊緊拉在一起,此力稱為核力。核力mpmp庫(kù)侖力庫(kù)侖力萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力核力

核子靠什么力結(jié)合成原子核？原子核的半徑約為10-15m,核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力．核力的特點(diǎn)：一、核力：

2.核力是短程力。約在10-15m量級(jí)時(shí)起作用，距離大于0.8×10-15m時(shí)為引力,距離為10×10-15m時(shí)核力幾乎消失，距離小于0.8×10-15m時(shí)為斥力。3.核力具有飽和性。核子只對(duì)相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。4.核力具有電荷無(wú)關(guān)性。1.核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的一種表現(xiàn)。（四種相互作用力分別是引力、電磁力、弱力、強(qiáng)力。）核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力．核力的特點(diǎn)：核素圖與核的穩(wěn)定性自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。為什么會(huì)這樣呢？核素圖與核的穩(wěn)定性自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相核越來(lái)越大，有些核子間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)。隨著距離的增加，核力與電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對(duì)地增加核子，而只增加中子，中子與其他核子沒(méi)有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個(gè)原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。

由于核力的作用范圍是有限的，如果繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒(méi)有核力的作用，這時(shí)即使再增加中子也無(wú)濟(jì)于事，這樣的核必然是不穩(wěn)定的。在宇宙演化的進(jìn)程中，各種粒子有機(jī)會(huì)進(jìn)行各種組合，但那些不穩(wěn)定的組合很快就瓦解了，只有200多種穩(wěn)定的原子核長(zhǎng)久地留了下來(lái)?，F(xiàn)在觀察到的天然放射性元素，則正在瓦解之中。核越來(lái)越大，有些核子間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)。隨著距離的增加

由于核子間存在著強(qiáng)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(shí)，都伴隨著巨大的能量變化．可見(jiàn)，當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量．這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能．二、結(jié)合能由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以核子結(jié)合成原平均結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為平均結(jié)合能。平均結(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。平均結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為平均結(jié)合能。一、核力與核能結(jié)合能與平均結(jié)合能原子核的結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核所釋放的能量。平均結(jié)合能：是指核子結(jié)合成原子核時(shí)每個(gè)核子平均放出的能量，也是把原子核重新分解成自由核子時(shí)每個(gè)核子平均吸收的能量。平均結(jié)合能越大，原子核越難分離。一、核力與核能結(jié)合能與平均結(jié)合能特點(diǎn)：1、重核的平均結(jié)合能比中等質(zhì)量核的平均結(jié)合能小，重核裂變成中等質(zhì)量的核會(huì)放出能量。2、輕核的平均結(jié)合能比稍重的核的平均結(jié)合能小，輕核聚集成較重的核會(huì)放出能量。特點(diǎn)：一、核力與核能質(zhì)能方程與質(zhì)量虧損E＝mc2△E＝△mc2實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，任何一個(gè)原子核的質(zhì)量總是小球組成它的所有核子的質(zhì)量之和，這一差值叫做質(zhì)量虧損。核子平均質(zhì)量核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系DEFZBCAFe一、核力與核能質(zhì)能方程與質(zhì)量虧損核子平均質(zhì)量核子的平均質(zhì)量與三、質(zhì)量虧損1、例題：中子的質(zhì)量

=1.6749×10－27Kg質(zhì)子的質(zhì)量

=1.6726×10－27Kg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

=0.0039×10－27Kg2、質(zhì)量虧損：原子分解為核子時(shí)，質(zhì)量增加；核子結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量減少。原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損。三、質(zhì)量虧損1、例題：2、質(zhì)量虧損：原子分解為核子時(shí)，質(zhì)量增愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程

E=mc2

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。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ΔE=Δm·c2愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程

3、有關(guān)問(wèn)題的理解和注意事項(xiàng)第一.核反應(yīng)過(guò)程中:

核子結(jié)合成原子核時(shí),新核質(zhì)量小于核子的質(zhì)量(質(zhì)量虧損),同時(shí)以光子形式釋放核能;

原子核分解為核子時(shí),需要吸收一定能量,核子的總質(zhì)量大于原原子核的質(zhì)量.第二.核反應(yīng)過(guò)程中,質(zhì)量虧損時(shí),核子個(gè)數(shù)不虧損(即質(zhì)量數(shù)守恒),可理解為組成原子核后,核內(nèi)每個(gè)核子仿佛“瘦了”一些.第三.質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失,而是減少的質(zhì)量m以能量形式輻射(動(dòng)質(zhì)量),因此質(zhì)量守恒定律不被破壞.3、有關(guān)問(wèn)題的理解和注意事項(xiàng)第一.核反應(yīng)過(guò)程中:第二.核反應(yīng)第四.公式ΔE=Δm·c2

的單位問(wèn)題國(guó)際單位:m用“kg”C用“m/s”ΔE用“J”常用單位:m用“u(原子質(zhì)量單位)”1u=1.660566×10-27kgΔE用“uc2”

1uc2=931.56MeV(