走出“结合能、比结合能”认识的误区.pdf

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1、第35卷第11期物理教师Vo1．35No．112014年PHYSICSTEACHER(2O14)走出“结合能、比结合能"认识的误区陆光华(江苏省兴化中学，江苏兴化225700)“结合能、比结合能”是高中物理的一个难点．在教学但是核内每个核子仿佛“瘦了”一些，出现了质量亏损，使实践中笔者注意到，学生在学习完本节内容后往往对本节得组成原子核后总质量变小．内容存在种种认识误区，本文列举了一些常见的认识误误区4：核反应前后质量出现亏损，因此反应前后质区，并对其进行分析、讲解．量不守恒．误区1：结合能是由于核

2、子结合成原子核而具有的在相对论力学中m一—；=tit=0=，可见运动速度很能量．√一()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．可大(接近光速)的物体的质量较静止时将明显增加，这增加的部分就是运动质量．例如，}H+n一H+，反应后放出见，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7光子和速度很大的氘核．光子静质量为0，但是光子有动合能．质量，而且氘核的质量也变大了．我们在计算质量亏损时，都是用

3、的静止质量，如果把反应后各产物的运动质量也计因此，结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把原子核分解为单独核子而需要提供的能算进去，那么反应前后的质量将是相等的．也就是说，在相量，或者是单独核子结合成一个完整的原子核所释放出来对论力学中，核反应前后物体的质量仍是守恒的．的能量．误区5：由AE=Amc，核反应中物体质量亏损转化为误区2：所有核反应都释放能量，所释放的能量就是能量释放出来．结合能．质能方程E—D2C，是爱因斯坦从其相对论中得出的(1)并非所有的核反应都是放能反应。例如，我们

4、把原结论，它能反映物体的质量和该物体所具有的能量之间存子核拆成单独核子就需要吸收能量，只不过我们在学习中在着简单的正比关系，且其比例系数为真空中光速的接触的释放能量的核反应比较多而已．平方．(2)并非所有放能反应中释放的能量就是结合能．例我们既不能认为质量就是能量，因为质量和能量是两如，琵u+n一Ba+。89Kr+3n，根据结合能的定义不难个不同的物理量；也不能理解为质量可以转化为能量，不看出此核反应所释放的能量并非铀核的结合能．同形式的能量可以相互转化，质量又怎么能转化成能量误区3：核反应中质量数

5、守恒，因此核反应中不应有呢?打个比方，我们到操场上跑步，在能量转化过程中出质量亏损．了一身汗，人的质量变小了，但我们不能说，人的质量变小质量数是将原子核内所有质子和中子的相对质量取转为能量．能量来源于我们自身的化学能，我们跑步时间近似整数值相加而得到的数值．由于一个质子和一个中子长了，肚子饿了，要吃东西补充能量．相对质量取近似整数值时均为1，所以质量数一质子数+所以说，质量和能量是两个不同性质的物理量，释放中子数．出来的核能不是物体的质量转化来的，是物体自身所蕴藏如图1所示，以两个单独的能量释放出来

6、，本质上还是能与能的转化．的质子、两个单独的中子结合另外需要提醒的是，不少资料上“lu=931．5MeV”的成一个a粒子为例．一个单独写法是错误的，因为质量和能量是两个不同的物理量，可以写成“1UC一931．5MeV”．中子的质量为1．6749×误区6：Fe的比结合能最大，意味着它最稳定，那为什1Okg，一个单独质子的质量么铁容易氧化?为1．6726×10kg，氦核的质量为6．6467×10kg．一比结合能是结合能与核子数之比，也叫平均结合能．2iH+23n一!He，质量亏损比结合能越大，意味着把这

7、样的原子核拆开，平均每个核Am=4．83×1O。kg．亏损的图1子所提供的能量多，这表明原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．如图2所示，从比结合能图像看，中等核子质量占原来核子总质量的百分比为×1oo一比结合能大，表明中等核子原子核更稳定，其中比结合能0．721．这个亏损的数值非常小，就好比我们运动后出了最大的是质量数为56的铁，这表明铁原子核最稳定．但铁一身汗，人“轻”了一点点．容易被氧化是电子的得失，与原子核无关，是其化学性质因此在核反应中尽管核子的数目不变(质量数守恒)，的体现．