第五节-核力与结合能-课件

第五节核力与结合能1ppt课件一、核力与四种基本相互作用20世纪初，人们知道自然界存在万有引力和电磁力这两种基本相互作用，你能算出相同的距离上，两质子间的电磁力是万有引力的多少倍？

核子靠什么力结合成原子核？2ppt课件

原子核的半径约为10-15m,只相当原子半径的万分之一。在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是很大，万有引力太小，只有库仑力的10-36。而通常原子核是稳定的,于是核内还应有另一种力把各种核子紧紧拉在一起,此力称为核力。核力mpmp库仑力库仑力万有引力万有引力核力3ppt课件核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力．核力具有怎样的特点呢？1、核力：4ppt课件核力有哪些特点？2.

核力是短程力。约在10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力,距离为1.5×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。1.

核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。3.

核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。特点4.

核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。（见书本P79图）5ppt课件2第四种基本相互作用就是弱相互作用，它有何作用？有何特点？

弱相互作用是引起原子核发生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，其力程比强力更短，为10-8m，作用强度比电磁力弱。6ppt课件1.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。四种相互作用3.强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。2.电磁力：在原子核外，电磁力使电子结合成分子，使分子结合成液体与固体。电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小4.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，其力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。

物理学有一条理论：叫做简单才是美。能否将这四条理论统一起来呢？7ppt课件二、原子核中质子和中子的比例①稳定的轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数有何特点？你能分析其中的原因吗？

轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数大致相等；对轻核而言，核子数量相对较小，核子间距处于核力作用范围之内，由于核力远大于电磁力，即使质子和中子成对出现，强大的核力也可以将核子紧紧地束缚在原子核的范围之内，形成稳定的原子核。8ppt课件②稳定的重核（原子序数大于20）的质子数和中子数有何特点？你能分析其中的原因吗？二、原子核中质子和中子的比例

重核（原子序数大于20）的质子数小于中子数；对于重核而言，核子数量大，核子间距也大，由于核力的饱和性，核力会因为核子间距的变大而大幅度减小，甚至小于电磁力。如果质子和中子再成对出现，原子核不稳定；如果只增加中子，由于中子之间不存在库仑力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以重核内中子数会明显大于质子数。9ppt课件二、原子核中质子和中子的比例

不能；由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果我们我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。③若不断增大原子核的中子数，能不断增大原子核吗？为什么？

在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。10ppt课件三、结合能

当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量。这个能量叫做原子核的结合能。

结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。11ppt课件类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、赋予光子等某种途径让它得到13.6eV的能量。这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中12ppt课件比结合能：结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。因为比结合能越大，将每个核子分开所需的能量越大13ppt课件14ppt课件四、质量亏损①物体的质量和能量有何关系？若一个物体质量减小了△m，那么它的能量减小多少？

爱因斯坦的质能方程：E＝mc2，

能量减小ΔE=Δm·c2②已知中子的质量mn=1.6749×10-27kg，质子的质量为mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量mD=3.3436×10-27kg。将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了多少？能量减小了多少？氘核的结合能是多少？比结合能是多少？15ppt课件四、质量亏损②已知中子的质量mn=1.6749×10-27kg，质子的质量为mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量mD=3.3436×10-27kg。将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了多少？能量减小了多少？氘核的结合能是多少？比结合能是多少？质量减小量:

△m=(mp+mn)-

mD=0.0039×10-27kg；能量减小量:

△E=△m

c2=3.51×10-13J=2.19×106eV；结合能:△E=△m

c2=2.19MeV；比结合能为:△E/n=△E/2=1.10MeV。16ppt课件四、质量亏损③将一个质子和一个中子结合成一个氘核，能量减小了，是否违反了能量守恒定律？为什么？

没有违反能量守恒定律；减小的这部分能量以γ光子释放出去。④将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了，是否违反了质量守恒定律？为什么？

没有违反质量守恒定律；减小的那部分质量等于γ光子的动质量。17ppt课件⑤什么是质量亏损？质量亏损表明什么？四、质量亏损

原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象称为质量亏损。质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。⑥如右图，哪些原子核最稳定，为什么？

中等大小的核最稳定，因为这些核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大）。18ppt课件四、质量亏损⑦若要释放结合能，我们可以怎么做？为什么？

使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等质量的核；因为使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，即核子将发生新的质量亏损，释放新的核能。19ppt课件典例探究四、质量亏损反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量和反应前后质量数不变，因而质量不变核子结合成核时，一定释放核能γ光子具有的能量为例2（B级）.中子和质子结合成氘核，同时释放γ光子，核反应方程是,下列说法正确的是（

）为核反应中的质量亏损

ACD20ppt课件典例探究四、质量亏损例3(B级).碳原子质量的1/12叫做原子质量单位，用u表示。试证明1u相当于931MeV。证明：碳原子的摩尔质量为M=12g/mol，所以一个碳原子质量为m=M/NA=1.993×10-26kg

所以1u=m/12=M/12NA=1.6606×10-27kg

代入公式E=mc2得：

E=1.4924×10-