5.核力与结合能技术方案.ppt

第五节 核力与结合能 原子核的组成 爱因斯坦质能方程 E=mc2  式中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量。 3、有关问题的理解和注意事项 (4)公式ΔE=Δm·c2 的单位问题 课堂练习: * * 原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子． 电荷数=质子数 质量数=质子数+中子数=核子数 原子核的半径约为10-15m , 只相当原子半径的万分之一。在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是很大，万有引力太小，只有库仑力的10-35。而通常原子核是稳定的,于是核内还应有另一种力把各种核子紧紧拉在一起, 此力称为核力。 核力 mp mp 库仑力 库仑力 万有引力 万有引力 核力 核子靠什么力结合成原子核？ 1、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． 核力具有怎样的特点呢？ 一、核力： （2）核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为1.5×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。 （3）核力具有饱和性。核子只跟相邻的核子发生核力作用，而不是与核内所有核子发生作用。 核力与核子是否带电无关。 （1）核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子的尺度内，核力比库仑力大得多。 2、核力特点： 除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力） 弱力是引起中子－质子转变的原因 弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。 3、弱相互作用力： 4、四种基本相互作用力 引力相互作用力、电磁相互作用力、强相互作用力、弱相互作用力 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。 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之间的库仑力，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也无济于事，这样的核必然是不稳定的。 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就瓦解了，只有200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元素，则正在瓦解之中。 某一数值时 某一数值时 相同 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． 可见，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． 三、结合能 1、结合能：(核子结合成原子核时，放出的能量或)原子核分解成核子时吸收的能量。 2、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。 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。 三、结合能 四、质量亏损 1、例题： 中子的质量 =1.6749×10－27Kg 质子的质量 = 1.6726×10－27Kg 中子和质子的质量和 = 3.3475×10－27Kg 氘核的质量 = 3.3436×10－27Kg 质量差 = 0.0039×10－27Kg 四、质量亏损 2、质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。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。 1、例题： 核反应前与反应后的总质量之差称为质量亏损 核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，正值表明它们在互相结合过程中放出了能量 ΔE=Δm·c2 （1）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子核的质量. （2）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. （3)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. 国际单位: