19.5《核力与结合能》.ppt
19.5核力与结合能教学目标教学目标 v1、知识与技能、知识与技能v（1）知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；v（2）知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小；v（3）理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；v（4）知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。v2、过程与方法、过程与方法v（1）会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能；v（2）培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。v3、情感、态度与价值观、情感、态度与价值观v（1）使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力；v（2）认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。v教学重点：教学重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。v教学难点：教学难点：结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。v教学方法：教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。v教学用具：教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。原子核的组成原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的，质原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子子和中子统称为核子电荷数电荷数=质子数质子数质量数质量数=质子数质子数+中子数中子数=核子数核子数 原原子子核核的的半半径径约约为为1010-15-15m m,只只相相当当原原子子半半径径的的万万分分之之一一。在在这这么么小小的的空空间间里里带带正正电电的的质质子子与与质质子子间间的的库库仑仑斥斥力力是是很很大大，万万有有引引力力太太小小，只只有有库库仑仑力力的的1010-36-36。而而通通常常原原子子核核是是稳稳定定的的,于于是是核核内内还还应应有有另另一一种种力力把把各各种种核核子子紧紧拉在一起紧紧拉在一起,此力称为核力。此力称为核力。核力核力mpmp库仑力库仑力库仑力库仑力万万有有引引力力万万有有引引力力核力核力 核子靠什么力结合成原子核？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在一起的强大的力叫做核力核力具有怎样的特点呢？核力具有怎样的特点呢？一、核力：一、核力：科目一考试 http:/ http:/ 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频 2.2.核核力力是是短短程程力力。约约在在 1010-15-15m m量量级级时时起起作作用用，距距离离大大于于0.80.81010-15-15m m时时为为引引力力,距距离离为为10101010-15-15m m时时核核力力几几乎消失，距离小于乎消失，距离小于0.80.81010-15-15m m时为斥力。时为斥力。3.3.核核力力具具有有饱饱和和性性。核核子子只只对对相相邻邻的的少少数数核核子子产产生生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。4.4.核核力力具具有有电电荷荷无无关关性性。对对给给定定的的相相对对运运动动状状态态，核力与核子电荷无关。核力与核子电荷无关。要要真真正正了了解解核核子子间间的的相相互互作作用用还还要要考考虑虑核核子子的的组组成成物物夸克的相互作用。夸克的相互作用。1.1.核核力力是是四四种种相相互互作作用用中中的的强强相相互互作作用用（强强力力）的一种表现。的一种表现。除核力外原子核内还存在除核力外原子核内还存在 弱相互作用弱相互作用（弱力）（弱力）弱力是引起中子质子转变的原因弱力是引起中子质子转变的原因弱相互作用也是短程力，力程比强力弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为更短，为10101818m m，作用强度则比电磁，作用强度则比电磁力小。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轻的原子自然界中较轻的原子核，质子数与中子数核，质子数与中子数大致相等，但对于较大致相等，但对于较重的原子核，中子数重的原子核，中子数大于质子数，越重的大于质子数，越重的元素，两者相差越多。元素，两者相差越多。为什么会这样呢？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。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，这时即使再增其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子也无济于事，这样的核必然是不稳加中子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。定的。在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会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进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有就瓦解了，只有200200多种稳定的原子核长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。元素，则正在瓦解之中。某一数值时某一数值时某一数值时某一数值时相同相同三、结合能三、结合能 结合能并不是由于核子结合成原子核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而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。的能量。比结合能：结合能与核子数之比，称做比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。为比结合能。也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。得越牢固，原子核越稳定。三、结合能三、结合能四、质量亏损四、质量亏损1 1、例题：、例题：中子的质量中子的质量 =1.6749=1.674910102727Kg Kg 质子的质量质子的质量 =1.6726=1.672610102727Kg Kg 中子和质子的质量和中子和质子的质量和 =3.3475=3.347510102727Kg Kg 氘核的质量氘核的质量 =3.3436=3.343610102727Kg Kg 质量差质量差 =0.0039=0.003910102727Kg Kg 3 3、有关问题的理解和注意事项、有关问题的理解和注意事项第一第一.核反应过程中核反应过程中:核子结合成原子核时核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量新核质量小于核子的质量(质量亏质量亏损损),),同时以同时以 光子形式释放核能光子形式释放核能;原子核分解为核子时原子核分解为核子时,需要吸收一定能量需要吸收一定能量,核子的总质量核子的总质量大于原原子核的质量大于原原子核的质量.第二第二.核反应过程中核反应过程中,质量亏损时质量亏损时,核子个数不亏损核子个数不亏损(即质量数守恒即质量数守恒),),可理解为组成原子核后可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛核内每个核子仿佛“瘦了瘦了”一些一些.第三第三.质量亏损并非质量消失质量亏损并非质量消失,而是减少的质量而是减少的质量 m m以能量形式辐射以能量形式辐射(动质量动质量),),因此质量守恒定律不被破坏因此质量守恒定律不被破坏.
