資源簡介

第五章 原子與原子核
第三節(jié) 核力與核反應(yīng)方程
煙霧報警器內(nèi)部含有少量放射性物質(zhì)（如镅 - 241），它會持續(xù)釋放 α 射線。當(dāng)煙霧進入報警器時，射線被煙霧顆粒阻擋，導(dǎo)致電流變化，從而觸發(fā)警報。放射性物質(zhì)無論是單質(zhì)還是化合物，都能穩(wěn)定釋放射線，這種現(xiàn)象表明原子核具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
1.掌握質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)和核子數(shù)間的關(guān)系；
2.知道核反應(yīng)及其遵從的規(guī)律，會正確書寫核反應(yīng)方程；
3.了解四種基本相互作用，知道核力的特點；
4.認(rèn)識原子核的結(jié)合能及質(zhì)量虧損，并能應(yīng)用質(zhì)能方程進行計算
一、原子核的組成
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}粒子種類
發(fā)現(xiàn)者
實驗
粒子電性
粒子質(zhì)量
質(zhì)子
盧瑟福
α粒子轟擊氮核
正電
與氫原子的質(zhì)量相近
中子
查德威克
α粒子轟擊鈹核
不帶電
與質(zhì)子的質(zhì)量相近
核子
中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子
中子與質(zhì)子的質(zhì)量幾乎相等。
原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍，我們把這個倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)就是核內(nèi)的核子數(shù)。

其中X為元素的符號，A表示原子核的質(zhì)量數(shù)，Z表示電荷量數(shù)，即質(zhì)子數(shù)
A-Z表示原子核包含的中子數(shù)。
原子核常用表示符號
二、核反應(yīng)方程
核反應(yīng)：利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轟擊原子核，以產(chǎn)生新的原子核，這個過程叫作核反應(yīng)。
反應(yīng)能：在核反應(yīng)過程中，原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)會發(fā)生變化，同時伴隨著能量的釋放和吸收，所放出或吸收的能量叫作反應(yīng)能。
用來表示核反應(yīng)過程的方程式叫作核反應(yīng)方程，核反應(yīng)方程通過數(shù)學(xué)手段，簡潔優(yōu)美的向我們展示了核反應(yīng)的過程。
盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：
在核反應(yīng)過程中，方程兩邊總的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒。
查德威克用α粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：
注意：核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號連接，只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向。
思考：核反應(yīng)后原子核發(fā)生了什么變化? 有什么規(guī)律？
原子核衰變的本質(zhì)
①α衰變：原子核放出α粒子變成新的原子核。
②β衰變：原子核放出β粒子變成新的原子核。
本質(zhì)：
本質(zhì)：
③γ衰變伴隨α衰變和β衰變
本質(zhì)：發(fā)生衰變時，原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的光子（能量）輻射。
提出問題：衰變說明原子核里有α粒子和電子嗎？
引力是自然界的一種基本相互作用，地面物體所受的重力只是引力在地球表面附近的一種表現(xiàn)。
1.引力相互作用
三、核力及四種基本相互作用
2.電磁相互作用
電荷間與磁體間的相互作用
宏觀物體之間的壓力、拉力、彈力、支持力等等，都起源于這些電荷之間的電磁相互作用。
3.強相互作用
原子核中的核子之間存在一種很強的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核。
p
n
n
p
p
n
核力是短程力。約在10-15 m量級時起作用，
距離大于0.5×10-15 m時為引力, 距離為2×10-15m時核力幾乎消失，
距離小于0.5×10-15 m時為斥力(使核子不融合在一起)
核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。
核力的特點
核力的定義：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強大的力叫做核力。
在某些放射現(xiàn)象中起作用的另一種基本相互作用
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。
4.弱相互作用
關(guān)于弱相互作用的研究成果對我們的生活有著多方面的重要影響，在能源領(lǐng)域，有助于優(yōu)化核反應(yīng)堆設(shè)計，提高核能利用效率與安全性，還可能為中微子能源開發(fā)提供可能；醫(yī)療領(lǐng)域中，讓放射性治療與診斷更精準(zhǔn)，也為藥物研發(fā)提供了新靶點和候選物，助力開發(fā)更有效、副作用小的藥物；材料科學(xué)領(lǐng)域，能幫助研發(fā)具有特殊性能的新材料，如基于對分子間弱相互作用的研究開發(fā)出的新型功能材料；此外，在理解宇宙演化方面也有重要意義，如對中微子相關(guān)弱相互作用的研究，為解釋宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)不對稱性等提供了線索
四、結(jié)合能
1.結(jié)合能定義：
將原子核拆分成單個核子需要吸收的能量。
將單個核子結(jié)合成原子核需要放出的能量。
核子結(jié)合成原子核時會放出一定的能量，我們把這個能量叫作原子核的結(jié)合能
2.結(jié)合能大?。?
組成原子核的核子數(shù)越多，結(jié)合能越大。
（1）物體具有的能量跟它的質(zhì)量存在著簡單正比關(guān)系。
質(zhì)能方程 E=mc2
（2）任何質(zhì)量為m的物體都具有大小相當(dāng)于mc2的能量。
（3）物體的質(zhì)量發(fā)生變化，相對應(yīng)的能量也會變化。
問題：如何求解原子核的結(jié)合能？
ΔE = Δmc2
反應(yīng)前質(zhì)量/kg
反應(yīng)后質(zhì)量/kg
mn
1.6749×10－27
m氘
3.3436×10－27
mp
1.6726×10－27
總質(zhì)量
總質(zhì)量
3.3436×10－27
3.3475 ×10－27
原子核的質(zhì)量總是小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。
中子與質(zhì)子結(jié)合成氘原子核
→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(jié)合在一起付出了代價，損失了能量
相距很遠(yuǎn)
的兩物體
→一部分動能以內(nèi)
能的形式散失
質(zhì)量虧損的原因如下：
問題：如果結(jié)合能越大說明把原子核分開，所需要的能量就越大，那是不是結(jié)合能越大就意味著原子核越穩(wěn)定呢？
原子核越大
→核子個數(shù)越多
→但不能說明它穩(wěn)定
→結(jié)合能越大
結(jié)合能
核子數(shù)
比結(jié)合能 =
物理意義：反映一個原子核內(nèi)核子相互結(jié)合的緊密程度，比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。
原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。
1.在以下核反應(yīng)方程??He + ??Be → X + ??n中，X指的是（ ）
A. ???C
B. ???C
C. ???N
D. ???O
A
2.關(guān)于結(jié)合能與比結(jié)合能，下列說法正確的是（ ）
A. 結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定
B. 比結(jié)合能是原子核總結(jié)合能與質(zhì)子的比值
C. 比結(jié)合能越大，核子結(jié)合越緊密
D. 重核的比結(jié)合能一定大于輕核
C
3. 在某些恒星內(nèi)，3個α粒子結(jié)合成1個C原子，C原子的質(zhì)量是12.0000?u，He原子的質(zhì)量是4.0026?u。已知1?u=1.66×10?27kg，則下列描述錯誤的是( )
A. 反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是0.0078?u
B. 反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是1.29×10?29kg
C. 反應(yīng)過程中釋放的能量是7.26?MeV
D. 反應(yīng)過程中釋放的能量是1.16×10?19J
?
D
核力與核反應(yīng)方程
原子核的組成
核方應(yīng)方程
結(jié)合能
結(jié)合能計算
比結(jié)合能
結(jié)合能
原子核表示方法
質(zhì)子和中子組成原子核
衰變本質(zhì)
規(guī)律
核力
四種基本相互作用

展開更多......

收起↑