人教版高中物理選修3-5課件-19-核力與結(jié)合能課件

1、第十九章 原子核核力與結(jié)合能 人民教育出版社 高二 | 選修3-5 第十九章 原子核核力與結(jié)合能 人民教育出版社 高二 | 選人民教育出版社 高二 |選修3-5 原子核的組成中子 質(zhì)子 統(tǒng)稱核子 U He H 1142235 92X AZ（核）電荷數(shù)質(zhì)量數(shù) 一.原 子 核 的 組 成 1015m 元素符號(hào) 核力及其性質(zhì) 人民教育出版社 高二 |選修3-5 原子核的組成中子 質(zhì)人民教育出版社 高二 |選修3-5 原子核的半徑約為10-15m , 只相當(dāng)原子半徑的萬分之一。在這么小的空間里帶正電的質(zhì)子與質(zhì)子間的庫侖斥力是很大，萬有引力太小，只有庫侖力的10-36。而通常原子核是穩(wěn)定的,于是核內(nèi)還應(yīng)

2、有另一種力把各種核子緊緊拉在一起, 此力稱為核力。核力mpmp庫侖力庫侖力萬有引力萬有引力核力 核子靠什么力結(jié)合成原子核？人民教育出版社 高二 |選修3-5 人民教育出版社 高二 |選修3-5 核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力核力具有怎樣的特點(diǎn)呢？二、核力：人民教育出版社 高二 |選修3-5 核力：能夠把核中的各種核人民教育出版社 高二 |選修3-5 2. 核力是短程力。約在 10-15m量級(jí)時(shí)起作用，距離大于0.810-15m時(shí)為引力, 距離為1010-15m時(shí)核力幾乎消失，距離小于0.810-15m時(shí)為斥力。 3. 核力具有飽和性。核子只對(duì)相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力

3、，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。 4. 核力具有電荷無關(guān)性。對(duì)給定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，核力與核子電荷無關(guān)。 要真正了解核子間的相互作用還要考慮核子的組成物夸克的相互作用。 1. 核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的一種表現(xiàn)。人民教育出版社 高二 |選修3-5 2.人民教育出版社 高二 |選修3-5 除核力外原子核內(nèi)還存在 弱相互作用（弱力）弱力是引起中子質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因弱相互作用也是短程力，力程比強(qiáng)力更短，為1018m，作用強(qiáng)度則比電磁力小。人民教育出版社 高二 |選修3-5 除核力外原子核內(nèi)還存在 人民教育出版社 高二 |選修3-5 *三、原子核中質(zhì)子與中子的比例自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)

4、與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。為什么會(huì)這樣呢？原子核中的質(zhì)子數(shù)又稱為原子序數(shù)周期表中比較靠后的元素對(duì)應(yīng)的原子核叫重核，靠前的叫輕核。人民教育出版社 高二 |選修3-5 *三、原子核中質(zhì)子與中子人民教育出版社 高二 |選修3-5 核越來越大，有些核子間的距離越來越遠(yuǎn)。隨著距離的增加，核力與電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對(duì)地增加核子，而只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個(gè)原

5、因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。 人民教育出版社 高二 |選修3-5 核越來越大，有些核子間的人民教育出版社 高二 |選修3-5 由于核力的作用范圍是有限的，如果繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒有核力的作用，這時(shí)即使再增加中子也無濟(jì)于事，這樣的核必然是不穩(wěn)定的。 在宇宙演化的進(jìn)程中，各種粒子有機(jī)會(huì)進(jìn)行各種組合，但那些不穩(wěn)定的組合很快就瓦解了，只有200多種穩(wěn)定的原子核長(zhǎng)久地留了下來?，F(xiàn)在觀察到的天然放射性元素，則正在瓦解之中。人民教育出版社 高二 |選修3-5 由于核力的作用人民教育出版社 高二 |選修3-5 由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以核子結(jié)合成原子核或原子核分

6、解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化 可見，由于核子間存在強(qiáng)大的核力，要把原子核拆散成核子，要克服核力做功，必須吸收一定的能量反之，根據(jù)能量守恒，核子結(jié)合成原子核時(shí)，也會(huì)放出同樣多的能量。這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能。結(jié)合能可以以光子的形式放出來。四、結(jié)合能分解：結(jié)合：為光子，其能量2.2MeV，反應(yīng)才能發(fā)生人民教育出版社 高二 |選修3-5 由于核子人民教育出版社 高二 |選修3-5 結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量，而是為把核子分開而需要的能量或者結(jié)合成原子核需要放出的能量。平均結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比說明： 比結(jié)合能越大，表示原子核中核子 結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。人民教育出

7、版社 高二 |選修3-5 結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合人民教育出版社 高二 |選修3-5 從圖象上看，哪一種原子的平均結(jié)合能更大？人民教育出版社 高二 |選修3-5 從圖象上看，哪一種原子的人民教育出版社 高二 |選修3-5 四、質(zhì)量虧損中子的質(zhì)量 =1.67491027Kg 質(zhì)子的質(zhì)量 = 1.67261027Kg 中子和質(zhì)子的質(zhì)量和 = 3.34751027Kg 氘核的質(zhì)量 = 3.34361027Kg 質(zhì)量差 = 0.00391027Kg 問題分析：質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核前后總質(zhì)量的差異人民教育出版社 高二 |選修3-5 四、質(zhì)量虧損中子的質(zhì)量 人民教育出版社 高二 |選修3-5 四、質(zhì)量虧損

8、質(zhì)量虧損：原子分解為核子時(shí)，質(zhì)量增加；核子結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量減少。原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損?？梢姡朔磻?yīng)前后，總質(zhì)量并不相等！人民教育出版社 高二 |選修3-5 四、質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損：原人民教育出版社 高二 |選修3-5 對(duì)比愛因斯坦質(zhì)能方程 E=mc2核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損m，與它們?cè)诨ハ嘟Y(jié)合過程中放出的能量是否存在某種對(duì)應(yīng)關(guān)系呢？質(zhì)量虧損的思考：E mc2？結(jié)論：以上等式確實(shí)成立，表明質(zhì)量虧損與能量變化有著密切的聯(lián)系人民教育出版社 高二 |選修3-5 對(duì)比愛因斯坦質(zhì)能方程 人民教育出版社 高二 |選修3-5 3、有關(guān)問題的理解和注意事項(xiàng)第一.核

9、反應(yīng)過程中: 核子結(jié)合成原子核時(shí),新核質(zhì)量小于核子的質(zhì)量(質(zhì)量虧損),同時(shí)以光子形式釋放核能; 原子核分解為核子時(shí),需要吸收一定能量,核子的總質(zhì)量大于原原子核的質(zhì)量.第二.核反應(yīng)過程中,質(zhì)量虧損時(shí),核子個(gè)數(shù)不虧損(即質(zhì)量數(shù)守恒),可理解為組成原子核后,核內(nèi)每個(gè)核子仿佛“瘦了”一些.第三.質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失,而是減少的質(zhì)量m以能量形式輻射(動(dòng)質(zhì)量),因此質(zhì)量守恒定律不被破壞.人民教育出版社 高二 |選修3-5 3、有關(guān)問題的理解和注意人民教育出版社 高二 |選修3-5 第四.公式E=mc2 的單位問題國(guó)際單位: m用“kg” C用“m/s” E用“J”常用單位: m用“u(原子質(zhì)量單位)” 1

10、u=1.66056610-27kg E用“uc2” 1uc2=931MeV (表示1u 的質(zhì)量變化相當(dāng)于931MeV的能量改變)P82問題與練習(xí) 3.人民教育出版社 高二 |選修3-5 第四.公式E=mc人民教育出版社 高二 |選修3-5 當(dāng)然，2.19MeV的能量的絕對(duì)數(shù)量并不算大，但這只是組成1個(gè)氘核所放出的能量如果組成的是6.021023個(gè)氘核時(shí)，放出的能量就十分可觀了與之相對(duì)照的是，使1摩的碳完全燃燒放出的能量為393.5103J折合為每個(gè)碳原子在完全燃燒時(shí)放出的能量只不過4eV若跟上述核反應(yīng)中每個(gè)原子可能放出的能量相比，兩者相差數(shù)十萬倍第五.核反應(yīng)中釋放或吸收的能量比化學(xué)反應(yīng)中釋放或

11、吸收的能量大好幾個(gè)數(shù)量級(jí). 人民教育出版社 高二 |選修3-5 當(dāng)然，2.19MeV的能人民教育出版社 高二 |選修3-5 課堂練習(xí):(1)試證明，1原子質(zhì)量單位u相當(dāng)于931.50 MeV的能量1u=1.660610-27kg，光速c=2.9979108m/s，1eV=1.602210-19J證明：由愛因斯坦質(zhì)能方程 E=mc2 得1u對(duì)應(yīng)能量為E=mc2= 1.660610-27(2.9979108) 2J= 1.4924 10-10 J= (1.4924 10-10 /1.602210-19)eV= 931.50 106 eV= 931.50 MeV人民教育出版社 高二 |選修3-5 課堂練習(xí):(1)試證明，人民教育出版社 高二 |選修3-5 課堂練習(xí):(2)碳原子的質(zhì)量是12