2012高中物理 19.5 核力与结合能课件 新人教版选修3-5.ppt

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1、一、原子核中质子和中子的比例关系1.原子核中核子比例关系：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等；对于较重的原子核，中子数大于质子数.越重的原子核，两者相差越多，如图所示.2.原子核的稳定性(1)原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了.这时，如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性.(2)核力的饱和性.稳定的重原子核里，中子数要比质子数多.由于核子的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我

2、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.所以，原子核大小也受到限制.(1)质子间核力不能平衡它们之间的库仑力会导致原子核的不稳定.(2)由于核力具有饱和性，如果无限制地增大原子核也会导致原子核不稳定.【典例1】对核子结合成原子核的下列说法正确的是()A.原子核内的核子间均存在核力B.原子核内的质子间均存在核力和库仑力C.稳定原子核的质子数总是与中子数相等D.对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用【解题指导】解答本题应把握以下关键点：【标准解答】选D.核力是

3、短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；核力只作用于相邻的核子，随着质子数增加，为使原子核保持稳定，必须靠中子数的增多来抵消库仑力的作用，故C错误,D正确.【变式训练】关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A.原子核中质子数和中子数一定相等B.稳定的重原子核里，质子数比中子数多C.原子核都是非常稳定的D.由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果不断地增大原子核，形成的核也一定是不稳定的【解析】选D.自然界中较轻的原子核，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，故D项正确.二、比结合能

4、与原子核稳定性的关系1.比结合能曲线：不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示.从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小.2.比结合能与原子核稳定性的关系(1)比结合能的大小能够反映核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定.(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定.(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可释放核能，例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者

5、两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能.比结合能比结合能更有意义，它反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度.【典例2】如果把168O分成8个质子和8个中子，要给它多少能量？把它分成4个42He，要给它多少能量？已知168O的核子比结合能是7.98MeV，42He的核子比结合能是7.07MeV.【解题指导】(核子数)×(比结合能)=原子核分成核子所需能量.【标准解答】把168O分成质子和中子需提供的能量ΔE1=16×7.98MeV=127.68MeV.将质子和中子结合成一个42He所放出的能量ΔE2=4×7.07MeV=2

6、8.28MeV.则将168O分成4个42He需提供的能量ΔE′=ΔE1-4ΔE2=127.68MeV-4×28.28MeV=14.56MeV.【规律方法】结合能与电离能无论质子和质子之间，中子和中子之间，还是质子和中子之间，都存在核力，它们结合成原子核时释放的能量叫结合能.要使氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、赋予光子等途径让电子得到能量，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.【变式训练】对结合能、平均结合能的认识，下列说法正确的是()A.一切原子核均具有结合能B.自由核子结合为原子核时，可能吸收

7、能量C.结合能越大的原子核越稳定D.平均结合能越大的原子核越稳定【解析】选D.氢原子核只有一个质子，无结合能，结合能并不是原子核所具有的能量,故A错；自由核子结合为原子核时，放出能量，故B错；平均结合能越大的原子核越稳定，故C错，D正确.三、质能方程与核能的计算1.质量亏损所谓质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了.反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给.总之，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们之间的关系就是E＝mc2.2.质能方程E＝mc2(1)质能方程说明，一

8、定的质量总是跟一定的能量相联系的.具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的