【教学课件】核力与结合能

3.核力与结合能第五章原子核新课引入在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？原子核一、核力与四种基本相互作用四种基本相互作用引力相互作用电磁相互作用强相互作用弱相互作用17世纪下半叶，人们发现了万有引力。万有引力把行星和恒星聚在一起，组成太阳系、银河系和其他星系。19世纪后，电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，本质上是同一种相互作用的不同表现，这种相互作用称为电磁相互作用。一、核力与四种基本相互作用原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的。质子相互间距离r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级为10-27kg，质子电量e的数量级为10-19C；引力常量G的数量级为10-11，静电力常量k的数量级为109。估算库仑力与万有引力之比？

一、核力与四种基本相互作用原子核内核子间存在的把各种核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核的作用被称为强相互作用。能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。核力的特点①核力是强相互作用。②核力是短程力。作用范围只有约10-15m。③相邻的质子之间、中子之间、中子和质子之间都存在核力。强相互作用可以存在于各种核子之间一、核力与四种基本相互作用除核力外原子核内还存在自然界的第四种相互作用—弱相互作用。弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，力程比强相互作用更短，为10－18m。一、核力与四种基本相互作用万有引力把行星和恒星聚在一起组成太阳系、银河系和其他星系，决定着宇宙的现状。电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体等。强相互作用在原子核内，核力将核子束缚在一起。弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。

要是再把这颗行星抛向太空，需要多少能量呢？二、结合能一颗小行星携带巨大的能量撞击地球，这些能量最终转化为内能散失在空气中。二、结合能如果要把原于核中的两个核子分开，可用什么办法？把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量有什么关系？为把核子分开而需要的能量或者结合成原子核需要放出的能量，叫做原子核的结合能。组成原子核的核子越多，它的结合能越大。原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。给原子核某种能量三、质量亏损已知中子的质量为1.6749×10－27kg、质子的质量为1.6726×10－27kg、氘核的质量为3.3436×10－27kg，质子与中子结合成氘核前后总质量有什么变化吗？思考中子和质子的质量和=3.3475×10－27kg氘核的质量=3.3436×10－27kg质量差=0.0039×10－27kg核反应前后，总质量并不相等！三、质量亏损原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，正表明它们在互相结合过程中放出了能量：爱因斯坦质能方程：式中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量。

三、质量亏损已知中子的质量mn为1.6749×10－27kg，质子的质量mp为1.6726×10－27kg，氘核的质量mD为3.3436×10－27kg，求氘核的比结合能。分析：根据刚才的计算，质量差Δm=0.0039×10－27kg释放能量:ΔE=

Δmc2

=3.51×10-13J

三、质量亏损中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。原子核的比结合能分裂合并较重核中等核较小核中等核核子比结合能增加核子发生质量亏损释放核能典题剖析

A．m=5，n=4B．铀核的比结合能比铅核的比结合能小C．衰变产物的结合能之和小于铀核的结合能D．铀核衰变过程的半衰期与温度和压强有关B典题剖析例2.两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，中子的质量为1.0087u，质子的质量为1.0073u，氦核的质量为4.0026u，试计算中子和质子生成1kg的氦核时，要释放出多少核能？(1u的质量对应931.5MeV的能量)解:核反应方程为

生成一个氦核过程的质量亏损Δm=(1.0087u+1.0073u)×2-4.0026u=0.0294u释放的核能ΔE=0.0294×931.5MeV=27.386MeV生成1kg氦核释放的能量E=nΔE

课堂小结（一）核力与四种基本相互作用1.四种基本相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。3.核力的特点2.核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。①核力是强相互作用。②核力是短程力。作用范围只有约10-15m。③相邻的质子之间、中子之间、中子和质子之间都存在核力。课堂小结（二）结合能1.结合能：为把核子分开而需要的能量或者结合成原子核