核力与结合能ppt课件

1、第十九章 原子核 第5节 核力与结合能人教版选修人教版选修3-5原子核的组成原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的，质子和中子原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子统称为核子电荷数电荷数=质子数质子数质量数质量数=质子数质子数+中子数中子数=核子数核子数 原子核的半径约为原子核的半径约为10-15m , 只只相当原子半径的万分之一。在这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，万有引子间的库仑斥力是很大，万有引力太小，只需库仑力的力太小，只需库仑力的10-36。而。而通常原子核是稳定的通常原子核是稳定的,于是核内还于是

2、核内还应有另一种力把各种核子紧紧拉应有另一种力把各种核子紧紧拉在一同在一同, 此力称为核力。此力称为核力。核力核力mpmp库仑力库仑力库仑力库仑力万有万有引力引力万有万有引力引力核力核力 核子靠什么力结合成原子核？核子靠什么力结合成原子核？核力：可以把核中的各种核子联络在一同的核力：可以把核中的各种核子联络在一同的强大的力叫做核力强大的力叫做核力核力具有怎样的特点呢？核力具有怎样的特点呢？一、核力与四种根本相互作用：一、核力与四种根本相互作用： 2. 核力是短程力。约在核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，间隔大于量级时起作用，间隔大于0.810-15m时为引力时为引力, 间隔为间隔为

3、1010-15m时核力几乎消逝，间隔时核力几乎消逝，间隔小于小于0.810-15m时为斥力。时为斥力。 3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内一切核子发生作用。生较强的引力，而不是与核内一切核子发生作用。 4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动形状，核力具有电荷无关性。对给定的相对运动形状，核力与核子电荷无关。核力与核子电荷无关。 要真正了解核子间的相互作用还要思索核子的组成物夸克的相互作用。 1. 核力是四种相互作用中的强相互作用强力的核力是四种相互作用中的强相互作用强力的一种表现。一种表现。除核力外原子核内还存在

4、除核力外原子核内还存在 弱相互作用弱力弱相互作用弱力弱力是引起中子质子转变的缘由弱力是引起中子质子转变的缘由弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为1018m，作用强度那么比电磁力小。，作用强度那么比电磁力小。二、原子核中质子与中子的比例二、原子核中质子与中子的比例二、原子核中质子与中子的比例二、原子核中质子与中子的比例自然界中较轻的原子核，自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越重的元素，两者相差越多。越多。为什么会这样呢？为

5、什么会这样呢？ 核越来越大，有些核子间的间隔越来越远。核越来越大，有些核子间的间隔越来越远。随着间隔的添加，核力与电磁力都会减小，随着间隔的添加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力缺乏以平程度时，相距较远的质子间的核力缺乏以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，假设不再成对地添加核子，而只了。这时，假设不再成对地添加核子，而只添加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，添加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的但有相互吸引的

6、核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个缘由，稳定的重原子核里，稳定。由于这个缘由，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。中子数要比质子数多。 由于核力的作用范围是有限的，假设继由于核力的作用范围是有限的，假设继续增大原子核，一些核子间的间隔会大到其续增大原子核，一些核子间的间隔会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再添加中间根本没有核力的作用，这时即使再添加中子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。 在宇宙演化的进程中，各种粒子有时机在宇宙演化的进程中，各种粒子有时机进展各种组合，但那些不稳定的组合很快就进展各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只需瓦解

7、了，只需200多种稳定的原子核长久地多种稳定的原子核长久地留了下来。如今察看到的天然放射性元素，留了下来。如今察看到的天然放射性元素，那么正在瓦解之中。那么正在瓦解之中。某一数值时某一数值时某一数值时某一数值时一样一样 由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着宏大的成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着宏大的能量变化能量变化 nHHHHn101121211110例如： 可见，当核子结合成原子核时要放出一定能量；可见，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原子核分解成核子时，要

8、吸收同样的能量这个能量叫做原子核的结合能叫做原子核的结合能三、结合能三、结合能结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的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求的能量。量，而是为把核子分开而需求的能量。比结合能：结合能与核子数之比，称做为比比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。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比结合能越大，表示原子核中核子结合得越结实，原子核越稳定。结实，原子核越稳定。四、质量亏损四、质量亏损1、例题：、例题：中子的质量中子的质量 =1.6749 =1.6749101027Kg 27Kg 质子的质

9、量质子的质量 = 1.6726 = 1.6726101027Kg 27Kg 中子和质子的质量和中子和质子的质量和 = 3.3475 = 3.3475101027Kg 27Kg 氘核的质量氘核的质量 = 3.3436 = 3.3436101027Kg 27Kg 质量差质量差 = 0.0039 = 0.0039101027Kg 27Kg HHn2111102、质量亏损：原子分解为核子时，质量添加；核子、质量亏损：原子分解为核子时，质量添加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。成原子核的核子的质量之和，叫

10、做质量亏损。四、质量亏损四、质量亏损1、例题：、例题：爱因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程 E=mc2 式中式中c是真空中的光速，是真空中的光速，m是物体的是物体的质量，质量，E是物体的能量。是物体的能量。核子在结合成原子核时出现的质量亏损核子在结合成原子核时出现的质量亏损mm，正，正阐明它们在相互结合过程中放出了能量阐明它们在相互结合过程中放出了能量E=mc2E=mc23、有关问题的了解和本卷须知、有关问题的了解和本卷须知第一、核反响过程中第一、核反响过程中: 核子结合成原子核时，新核质量小于核子的质核子结合成原子核时，新核质量小于核子的质量量(质量亏损质量亏损)，同时以，同时以光子方式释放核能

11、光子方式释放核能; 原子核分解为核子时，需求吸收一定能量，核原子核分解为核子时，需求吸收一定能量，核子的总质量大于原原子核的质量子的总质量大于原原子核的质量.第二、核反响过程中，质量亏损时，核子个数不亏损第二、核反响过程中，质量亏损时，核子个数不亏损(即质量数守恒即质量数守恒)，可了解为组成原子核后，核内每个，可了解为组成原子核后，核内每个核子仿佛核子仿佛“瘦了一些瘦了一些.第三、质量亏损并非质量消逝，而是减少的质量第三、质量亏损并非质量消逝，而是减少的质量 m以能量方式辐射以能量方式辐射(动质量动质量)，因此质量守恒定律不被破，因此质量守恒定律不被破坏坏.第四、公式第四、公式E=mc2 的单

12、位问的单位问题题国际单位国际单位: m用用“kg C用用“m/s E用用“J常用单位常用单位: m用用“u(原子质量单位原子质量单位) 1u=1.66056610-27kg E用用“uc2 1uc2=931MeV (表示表示1u 的质量变化相当于的质量变化相当于931Me V的能量改动的能量改动)当然，当然，2.19MeV的能量的绝对数量并不算大，的能量的绝对数量并不算大，但这只是组成但这只是组成1个氘核所放出的能量假设个氘核所放出的能量假设组成的是组成的是6.021023个氘核时，放出的能量个氘核时，放出的能量就非常可观了与之相对照的是，使就非常可观了与之相对照的是，使1摩的摩的碳完全熄灭放出的能量为碳完全熄灭放出的能量为3