5.3核力与核能 课件 (10张) 2021-2022学年高二物理（鲁科版2019选择性必修第三册）

(课件网) 第五章 原子核与核能 第3节 核力与核能 原子核 原子核由质子和中子组成 质子带正电，中子不带电，电子带负电 质子和电子的库仑力远大于中子与质子的万有引力 为什么质子和中子还能紧紧吸引在一起而不分离？ 猜想： 是不是有一种力将质子和中子限制在10-15m的区域内？ 一、核力与核的稳定性 把原子核中的核子维系在一起的力，称为核力 1、核力： 2、力程： 力的作用范围称为力程。 3、核力的特点： （1）核力是短程力，只在2fm的范围内起作用，不能延伸到另一个原子核(3fm)；1fm=10-15m （2）当两核子间的距离减小时，核力迅速小，到一定值时，核力表现为斥力； （3）核力是一种强相互作用。 01 核力 一、核力与核的稳定性 02 核的稳定性 指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子核 1、核素： 2、核素图： 稳定的核素 1、稳定的核素几乎都在一条曲线上，或靠紧曲线两侧。 2、较轻的核素，N=Z；较重的核素N>Z，且越重差距越大。 为什么会这样呢？ 核子数越多，核越大，核力就会越小，且质子与电子的库仑力越大，要稳定只有增多中子的数目来增大核力抵消库仑力。 二、四种基本相互作用 自然界中所有的作用力，从本质来说都可归结为四种基本的相互作用： 引力相互作用 是所有物体之间都存在的一种相互作用。日常生活中的物体和微观粒子，它们之间的引力非常微弱，可忽略不计。但对于质量较大的天体，引力则是它们之间的主要作用力。 电磁相互作用 强相互作用 弱相互作用 电磁相互作用是电荷间、磁体间或电荷与磁体间的相互作用。摩擦力、弹力等接触力都是大量原子、分子之间电磁相互作用的宏观表现。 能在宏观世界里显示其作用，二者是长程力 是短程力，作用范围在原子核尺度内。核子间的核力是由强相互作用引起的，质量数相同的不同原子核之间的转换就是由弱相互作用引起的。 按由强到弱排列：强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用。 三、结合能和平均结合能 原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功。当自由核子结合成原子核时，核力将做功，会释放能量。人们把核子结合成原子核所释放的能量称为原子核的结合能。 01 结合能 02 质量亏损 实验发现，任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，这一差值称为质量亏损。 可知，核子结合成原子核时，释放出的结合能是： 用Δm表示质量亏损 根据爱因斯坦质能方程 E=mc ΔE=Δmc 三、结合能和平均结合能 已知中子的质量mn＝1.6749×10-27kg，质子的质量mp＝1.6726×10-27kg，氘核的质量mD＝3.3436×10-27kg。写出中子、质子结合成氘核的核反应方程并求氘核的结合能。 核反应方程为 中子和质子结合成氘核的质量亏损 中子和质子结合成氘核释放的能量，即氘核的结合能： 核物理中常用eV作为能量单位，根据1eV＝1.60×10-19J，可得氘核的结合能 当核反应中发生质量亏损时，反应前对应的能量大于反应后对应的能量，核反应中释放核能；反之，当质量增加时，就有其他形式的能转化为核能，使核能增加。在中子和质子结合成氘核时，释放的核能会以光子的形式释放出去。 三、结合能和平均结合能 原子核的质量单位，通常会用原子质量单位u表示，1u＝1.6605×10-27kg。请证明质量亏损1u将释放931.5 MeV的核能。 钚核发生α衰变，其核衰变方程为 。已知钚核的质量为239.0522u，铀核的质量为235.0439u，氦核的质量为4.0026u。请根据上述结论，计算该衰变过程中释放的核能。 用eV作为能量单位 钚核发生α衰变过程质量亏损 三、结合能和平均结合能 03 平均结合能 原子核的结合能与其核子数有关。原子核的结合能与其质量数之比称为该核的平均结合能，又称 ... ...