資源簡介

(共19張PPT)
學習目標
1.了解四種基本相互作用,知道核力的性質。
2.知道原子核的結合能和比結合能的概念。
3.知道什么是質量虧損,能應用愛因斯坦質能方程進行計算。
5.3 核力與結合能
問題導入
原子核是由中子和質子構成的。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢
核力：能夠把核中的各種核子聯系在一起的強大的力。
一、核力與四種基本相互作用
1、核力的特點：
(1)核力是強相互作用的一種表現。在原子核尺度內，核力比庫侖力大得多
(2)核力是短程力，作用范圍在之內
(3)每個核子只與相鄰的核子發生核力的作用，這種性質稱為核力的飽和性
(4)核力與電荷無關
核力的產生機制還在深入研究之中！
p
n
n
p
p
n
分類 名稱
引力相互作用
電磁相互作用
強相互作用
弱相互作用
一、核力與四種基本相互作用
2、四種基本相互作用
作用范圍
無窮
長程力
短程力
無窮
相對強度
舉例
天體之間
庫侖力、分子力
壓力/拉力/彈力支持力/摩擦力
核力
引起β衰變原因
二、結合能
→因為引力
相互靠近
→速度↑
→撞在
一起
損失能量
補充能量
兩個物體為了結合在一起付出了代價，損失了能量
相距很遠
的兩物體
→一部分動能以內
能的形式散失
思考與討論：氦原子核是由兩個質子和兩個中子憑借核力結合在一起的，要把它們分開，需要吸收能量還是放出能量？
結合能：
原子核是核子憑借核力結合在一起構成的，要把原子核拆散成單個自由的核子，要克服核力做巨大的功，需要（吸收的）巨大能量，這就是原子核的結合能。這個能量也是核子結合成原子核時釋放的能量。
當一個質子和一個中子結合成氘核時，以光子的形式釋放2.19MeV的能量
反之需要提供2.19MeV能量，才能把一個氘核拆分為一個質子和一個中子
二、結合能
思考：如果結合能越大，就說明把原子核分開，所需要的能量越大，是不是就意味著原子核越穩定嗎？
原子核越大
→ 核子個數越多
但不能說明它穩定
平均到每一個核子的結合能大小來反應原子核的穩定性
→ 結合能越大
結合能
核子數
比結合能=
比結合能越大，把同樣數量的核子分開所需要的能量越大，說明原子核中的核子結合的越牢固，原子核越穩定。
比結合能大小反映原子核的穩定程度
二、結合能
思考：如何計算原子核的結合能？
1、愛因斯坦質能方程：
E = mc2
2、質量虧損：
核子結合成原子核時，核力做功釋放出結合能，原子核的總能量比單獨核子的總能量小，所以原子核的總質量也要比組成核的核子質量小。我們把組成原子核的核子質量與原子核的質量只差為△m，這叫做核的質量虧損
△E = △mc2
3、結合能與質量虧損的關系為
因此，比結合能
二、結合能
課本例題
已知中子的質量mn=1.6749×10-27kg，質子的質量mp=1.6726×10-27kg，氘核的質量mD=3.343×10-27kg，求氘核的比結核能。
解：
△m=（mn+mp）-mD=3.90×10-30kg
△E =△mc2=3.90×10-30×（3.00×108）2=3.51×10-13J
能量單位常用電子伏特1eV=1.6×10-19J
氘核的比結合能：
體會：核反應中的質量虧損并非質量消失，而是減少的質量以
能量的形式釋放出去了
例題：質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3.當一個質子和一個中子結合成氘核時,釋放的能量是(c表示真空中的光速) (　　)
A.(m1+m2-m3)c
B.(m1-m2-m3)c
C.(m1+m2-m3)c2
D.(m1-m2-m3)c2
答案:C
（1）不同原子比結合能不一樣。比結合能越大，原子核越穩定.
理解比結合能曲線
(2)由圖，中等質量原子核的比結合能大，原子核比較穩定,輕核和重核的比結合能都比中等質量的原子核小。
說明：把輕核聚合成質量較大的核，
或者把重核分裂成中等質量的核，核子的比結合能都會增加，即核子發生新的質量虧損，也會伴隨著核能的釋放
二、結合能
【典例2】關于結合能和比結合能的說法正確的是(　　)
A.核子結合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子放出的能量稱為結合能
B.比結合能越大的原子核越穩定,因此它的結合能也一定越大
C.重核與中等質量原子核相比較,重核的結合能和比結合能都大
D.中等質量原子核的結合能和比結合能均比輕核的要大
答案: D
根據質量虧損計算核能
(2)用質能方程ΔE＝Δmc2計算核能．
①若Δm的單位是千克，則需要將c＝3×108 m/s代入，計算得到的ΔE的單位為焦耳．
②若Δm的單位是原子質量單位u，則可用ΔE＝Δm×931.5 MeV計算，即用質量虧損的原子質量單位數乘以931.5 MeV.
(1 u=931.5 MeV/C2)
P162【典例4】一個靜止的鈾核U放出一個α粒子后衰變成釷核Th.已知mU=232.037 2 u,mα=4.002 6 u,mTh=228.028 7 u,1 u=1.67×10-27 kg,1 u相當于931.5 MeV的能量,結果均保留兩位有效數字.
(1)寫出鈾核的衰變方程.
(2)算出該衰變反應中釋放出的核能.
(3)若釋放的核能全部轉化為新核的動能,則α粒子的動能為多少
課堂小結

展開更多......

收起↑