成才之路2016_2017学年高中物理第19章原子核第5节核力与结合能.ppt

1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药．爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1600m范围内所有动植物全部死亡 巨大的核能是从哪里来的？ 1．核力 组成原子核的_______________之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力。 2．核力的性质 核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质。 (1)核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力_______。 (2)核力是短程力，作用范围在_____________m之内，核力在大于0.8×10－15m时表现为_______力，且随距离增大而减小，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_______，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作用，这种性质称为核力的_________。 3．四种基本相互作用 (1)万有引力(长程力) (2)电磁相互作用(长程力) (3)强相互作用(短程力) (4)弱相互作用(短程力) 1．较轻的原子核 质子数和中子数__________。 2．轻重原子核 中子数_______质子数，越重的原子核两者相差越多。 1．结合能 核子结合成原子核时_______的能量，或原子核分解成核子时_______的能量，都叫做原子核的结合能。 2．比结合能 原子核的结合能与其________之比，称做比结合能。 3．比结合能与原子核的稳定性 比结合能的大小能够反映核的稳定程度，________能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。 1．质量亏损 组成原子核的_______的总质量与新________的质量之差，叫做核的质量亏损。 2．质能方程 E＝_______ (或ΔE＝_______) 这就是著名的爱因斯坦质能方程。 一、对原子核稳定性的理解 1．原子的稳定性 原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性。 2．核力的饱和性 稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核子的作用范围是有限的，核力具有饱和性，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，形成的核也一定是不稳定的。所以，原子核大小也受到限制。 特别提醒： 核力与带电荷情况无关。无论是质子间、中子间、质子和中子间均存在核力，且是相同的。 答案：核子间存在核力，当核力的作用范围小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。 二、对质量亏损和质能方程的理解 1．对质量亏损的理解 (1)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓的质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量。物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。 (2)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的。 2．对质能方程E＝mc2的理解 (1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的。具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量的总和。 (2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比。物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2。 (3)质能方程的本质： ①质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一属性(质量和能量)等同起来； ②质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这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的联系决不等于这两个量可以相互转化； ③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。 特别提醒： (1)切记不要误认为亏损的质量转化为能量。核反应过程中质量亏损是静止的质量减少，辐射γ光子的运动质量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒。 (2)核反应中释放的核能是由于核力做功引起的。 答案：(1)核反应前后质量守恒和能量守恒　(2)守恒 三、结合能的计算方法 1．根据质量亏损计算 (1)根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm。 (2)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能。 其中Δm的单位