单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,19.5,核力与结合能,m,p,m,p,库仑力,库仑力,万有,引力,问题,2,：核子靠什么力结合成原子核？,问题,1,：氦原子核中有两个质子，质子质量为,m,p,=1.67,10,-27,kg,，带电量为元电荷,e=1.6,10,-,19,C,，原子核的直径的数量级为,10,-15,m,，那么两个,质子之间的库仑斥力与万有引力两者的数量级相,差多少倍,?k,=9,10,9,Nm,2,/c,2,G=6.7,10,-11,Nm,2,/kg,2,万有引力太小，只有库仑力的,10,-36,核力：能够把核中的各种核子联系在一起的,强相互作用力叫做核力,问题,3.,核力具有怎样的特点呢？,核力：,中子,质子,原子核示意图,定义能够把原子核中的各种核子联系在一起的,强大的力，叫做,核力,。,2.,核力是,短程力,。约在,10,-15,m,量级时起作用，距离,大于,0.8,10,-15,m,时为引力,；距离,小于,0.8,10,-15,m,时为斥力,，因此核子不会融合在一起；,距离在,10,10,-15,m,以上时，核力几乎消失。,1,.,核力,是四,种,相互,作,用中,的,强相,互,作用,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，即每个核子只跟相邻的核子,发生核力作用。,特,点,4.,核力与电荷无关，它存在于质子与质子间，中子,与中子间，质子与中子间。,核力：,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。,4.,弱相互作用：,弱相互作用是引起原子核,?,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,?,18,m,，作用强度,则比电磁力小。,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，距离越远，力就越小。,核力与四种基本相互作用,典例探究,例,1,：从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和,不同之处,（,1,）它们分别涉及四种基本相互作用的哪一种？,（,2,）每种反应分别改变了或重新安排了什么？,1,、自然界中稳定核的质子数和中子数有何特点？,这个现象如何解释？,2,、若不断增大原子核的中子数，能不断增大原子核吗？,为什么？,阅读与思考,80-81,页,3,、结合能是原子具有的能量吗？如何理解结合能？,4,、结合能的大小与核子数有关吗？,5,、什么是比结合能？为什么说比结合能越大，,原子核中核子结合越牢固、原子越稳定？,6,、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？,7,、,将一个质子和一个中子结合成一个氘核，释放出能量，,是否违反了能量守恒定律？为什么？,8,、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？,9,、什么是质量亏损？质量亏损表明什么？,10,、若要释放结合能，我们可以怎么做？,阅读与思考,81-82,页,二、重核与轻核,?,排在元素周期表比较靠后的元素对应的原子,核叫,重核,；排在比较靠前的叫,轻核,。,?,排在,83,号铋之后的原子核都不稳定，它们自,动分解或衰变成更轻的原子核；排在,92,号元,素铀之后的原子核十分不稳定，无法在自然,状态下存在。,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,三、结合能,1,1,2,0,1,1,2,1,1,1,1,0,n,H,H,H,H,n,?,?,?,?,?,?,?,?,例如：,光子具有的能量，是核反应中释放或吸收的能量,能量,2,、,比结合能,（平均结合能）：,原子核的结合,能与核子数之比称为该原子核的平均结合能。,说明：比结合能越大，核越稳定。,1,、,原子核的结合能,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。,释放结合能的方法,利用轻核,聚合成中等质量的核,利用重核,分裂成中等质量的核,典例探究,A.,反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质,量和,B.,反应前后质量数不变，因而质量不变,C.,核子结合成核时，一定释放核能,D.,光子具有的能量为,，,为核反应中的质量,亏损,2,mc,?,m,?,例,2,：中子和质子结合成氘核，同时释放光子，核反,应方程是,下列说法正确的是（,）,1,0,2,1,1,1,H,H+,n,?,?,?,典例探究,例,3,：碳原子质量的,1/12,叫做原子质量单位，用,u,表示。,1u=1.6605655,10,-27,kg,试证明：,1u,相当于,931MeV,。,四、质量亏损,1.,例题：一个中子和一个质子结合成氘核，需,要多少能量？写出核反应方程,已知：中子的质量,1.6749,10,27,Kg,质子的质量,1.6726,10,27,Kg,氘核的质量,3.3436,10,27,Kg,光速,C=3.00,10,8,m/s,1,1,2,0,1,1,n,H,H,?,?,?,?,?E=?mc,2,=,3.51,10,-13,J,1.,质量亏损：,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。,m,m,m,?,?,?,?,?,反应前,反应后,2.,爱因斯坦质能方程,E=mc,2,c,是真空中的光速，,m,是物体的质量，,E,是物体的能量。,公式,E=,m,c,2,的单位问题,国际单位,:,?,m,用“,kg”,C,用“,m/s”,E,用“,J,”,常用单位,:,?,m,用“,u(,原子质量单位,)”,1u=1.6605655,10,-27,kg,E,用“,MeV,”,1uc,2,=931.5MeV,(,表示,1u,的质量变化相当于,931.5MeV,的能量改变,),2,、例题：一个质子和两个中子聚变为一个氚,核，已知质子质量,m,H,=1.007 3 u,，中子质量,m,n,=1.008 7 u,，氚核质量,m=3.018 0 u,。,(1),写出聚变方程；,(2),释放出的核能多大？,(3),平均每个核子释放的能量是多大？,解：,(1),聚变方程,(2),质量亏损,m=m,H,+2m,n,-m,m=(1.007 3+2,1.008 7-3.018 0)u=0.006 7 u,释放的核能,E=,mc,2,=0.006 7uc,2,E,=0.006 7,931.5,MeV,E 6.24 MeV,(3),平均每个核子放出的能量为,2.08Mev,1,1,2,0,1,1,n,H,H,?,?,?,?,2.1MeV,只是组成,1,个氘核所放出的能量,合成,1mol,氦放出的能量数量级约为,10,21,J,，,大约是,10,15,度电,使,1,摩的碳完全燃烧放出的能量,393.5,10,3,J,折合为每个碳原子在完全燃烧时放出的能量只,不过,4eV,放出的能量相比，两者相差数十万倍,核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释,放或吸收的能量大好几个数量级,.,3.,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,.,