《核力和结合能》PPT课件

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1、第五节核力和结合能知识梳理图【知识点】1.核力2.结合能3.质量亏损､质能方程情景设置原子核很小,结构却十分复杂,除氢核外其他各种元素的原子核中既有带正电的质子,又有不带电的中子.那么质子间的静电斥力为什么没把它们驱散开来?深化探究一､核力1.四种基本相互作用自然界存在四种基本相互作用:(1)引力相互作用(2)电磁相互作用(3)强相互作用力(强力)(4)弱相互作用力2.核力:组成原子核的相邻的核子之间存在着一种特殊的力,叫做核力.核力的特点(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现,在它的作用范围内,核

2、力比库仑力大得多.(2)核力是短程力,作用范围在1.5×10-15m内,核力在大于0.8×10-15m时,表现为吸引力,且随距离的增大而减小,超过1.5×10-15m,核力急剧下降几乎消失;而在距离小于0.8×10-15m时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起.(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力的作用,这种性质称为核力的饱和性.二､原子核中质子和中子的比例1.轻核与重核的比例自然界中较轻的原子核,质子和中子数大致相等,较重的原子核,中子数大于质子数,越重的两者相差越多.2.对质子和中子比例的解释

3、原子核越大,有些核子之间的距离越来越远,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的库仑力,这种原子核是不稳定的.这时,不再成对地增加质子和中子,而只有增加中子,中子与其他核子没有库仑力,但有相互吸引的核力,所以有助于维系原子核的稳定.由于这个原因稳定的重原子核里,中子数要比质子数多.由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性.如果我们继续增大原子核,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

4、核也一定是不稳定的.三､结合能1.结合能:核子结合成原子核时放出能量或原子核分解成核子时要吸收能量,都叫原子核的结合能.例如:用光子照射氘核(21H),只有入射光的能量等于或大于2.2MeV时,才能使它分解为质子和中子.反过来,使一个质子和一个中子结合成氘核,会放出2.2MeV的能量,因此氘核的结合能为2.2MeV2.比结合能:原子核的结合能与其核子数之比,称为比结合能,也叫平均结合能.3.比结合能与原子核的稳定性(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度,比结合能越大,原子核就越难拆开,原子核就越

5、稳定.(2)核子数较少的轻核和核子数较多的重核,比结合能都比较小,中等核子数的原子核,比结合能较大,表示这些原子较稳定.(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,就可以释放核能.四､质量亏损和质能方程1.质量亏损:组成原子核的核子的总质量与新原子核的质量之差,叫做核的质量亏损.2.质能方程:原子核释放能量时,要产生质量亏损,物体的能量和能量之间的关系是E=mc2或ΔE=Δmc2这就是爱因斯坦质能方程,因此在计算核能时,可以通过计算质量亏损Δm再代入质能方程求出核能.注意:爱因斯坦的质能

6、方程反映的是质量亏损和释放出的核能这两种现象的联系,并不表示质量和能量间的转化关系.对质量亏损,切忌不能误解为部分质量转化成了能量,质能方程的本质是:第一,质量或能量是物质的属性之一,决不能把物质和它的某属性(质量或能量)等同起来;第二,质能方程揭示了质量和能量不可分割性,方程建立了两个属性在数值上的关系,这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒,质量和能量在数值上联系决不等于这两个量可以相互转化;第三,质量亏损不是否定了质量守恒定律,根据爱因斯坦的相对论,辐射出的γ光子静质量虽然为零,但它有动质量,而且这

7、个动质量刚好等于亏损的质量,所以质量守恒,能量守恒仍成立.典例分析一､对四种基本作用的理解例1:科学研究表明,自然界存在四种基本相互作用,我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力,那么分子力实质上属于()A.引力相互作用B.电磁相互作用C.强相互作用和弱相互作用的共同作用D.四种基本相互作用的共同作用解析:分子作用范围约在10-10m数量级上,强相互作用和弱相互作用都是短程作用力,作用范围在10-15m和10-18m之内,在这个距离内不存在分子力,在这个范围内引力作用和电磁作用都存在,但由于电磁力远

8、大于万有引力,引力作用可以忽略不计,因此分子力本质上属于电磁相互作用.答案:B二､对核力､原子核内核子比例的理解例2: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.当几个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时,其间“势能”一定减小D.对质子数较多的原子核,其中的中子起到增加核力､维系原子稳定的作用解析:由于核力是近程力,只会发生在相邻的核子之间,由此可知A､B选项错误;当几个核子靠近到核