核力与结合能(教学ppt)

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1、第五节核力与结合能原子核的组成原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子．电荷数=质子数质量数=质子数+中子数=核子数原子核的半径约为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核子靠什么力结合成原子核？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？一、核力：2.核力是短程力。约在10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-

2、15m时为引力,距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。3.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，而不是与核内所有核子发生作用。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。要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物——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）的一种表现。除核力外原子核内还存在弱相互作用（弱力）弱力是引起中子－质子转变的原因弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。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自然界中较

3、轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。为什么会这样呢？核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，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稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，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

4、增加中子也无济于事，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。某一数值时某一数值时相同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，都伴随着巨大的能量变化．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．这个能量叫做原子核的结合能．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量，而是为把核子分开而需要的能量。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

5、。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。三、结合能四、质量亏损1、例题：中子的质量=1.6749×10－27Kg质子的质量=1.6726×10－27Kg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四、质量亏损2、质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，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。1、例题：爱因斯坦质能方程E=mc2式中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量。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

6、相结合过程中放出了能量ΔE=Δm·c23、有关问题的理解和注意事项第一.核反应过程中:核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以光子形式释放核能;原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.第四.公式ΔE=Δm·c2的单位问题国际单位:m用“kg”C用“m/s”ΔE用“J”常用单位:m用“u(原子质量单位)”1u=

7、1.660566×10-27kgΔE用“uc2”1uc2=931MeV(表示1u的质量变化相当于931MeV的能量改变)P39问题与练习3.当然，2.19MeV的能量的绝对数量并不算大，但这只是组成1个氘核所放出的能量．如果组成的是6.02×1023个氘核时，放出的能量就十分可观了．与之相对照的是，使1摩的碳完全燃烧放出的能量为393.5×103J．折合为每个碳原子在完全燃烧时放出的能量只不过4eV．若跟上述核反应中每个原子可能放出的能量相比，两者相差数十万倍．第五.核反应中释放或吸收的能量比化学反应中