5.3 核力与结合能（共23张PPT）课件 2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修3

第 五 章 原子核 第3节 核力与结合能 1.知道四种基本相互作用，知道核力的性质。 2.认识原子核的结合能和比结合能的概念。 3.能用质量亏损和质能方程计算核能相关的问题。 原子核是由中子和质子构成的。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？ ①作用：原子核里的核子间存在相互作用的核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核 1.核力 ②特点：核力是强相互作用（强力）的一种表现；核力是短程力，作用范围只有约10-15 m；每个核子只跟邻近的核子发生核力作用 知识点一：核力与四种基本相互作用 2.四种基本相互作用 ①核力为短程力 ②在原子核尺度内，核力远大于库仑力 ③核力只存在于核子之间，每个核子只跟临近的核子发生核力作用 引力相互作用 电磁相互作用 强相互作用 弱相互作用 3.核力特点 引力相互作用 引力是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现。 电磁相互作用 电荷间与磁体间的相互作用 宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等等，都起源于这些电荷之间的电磁相互作用。 弹力 强相互作用 原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。 p n n p p n 短程力：约在10-15 m量级时起作用 弱相互作用 在某些放射现象中起作用的另一种基本相互作用 弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子--质子转变的原因。 短程力（弱相互作用）：约在10-18 m量级时起作用 知识点二：结合能 思考讨论：如图氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要吸收能量。反过来，4个核子结合成氦原子核要放出能量。 那么，把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量有什么关系? 核子结合成原子核时放出的能量，或原子核分解成核子时所吸收的能量，都叫做原子核的结合能. 1.结合能： 原子核的结合能与其核子数之比，称为比结合能. （1）比结合能越大，原子核越稳定. 2.比结合能： （2）核子数较小的轻核和核子数较大的重核，比结合能都较小，中等核子数的原子核，比结合能较大，即这样的原子核比较稳定. （3）当比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时，就可释放核能。 由图可知，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核小。 1.定义：组成原子核的核子的总质量与新原子核的质量只差，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.物体的能量与质量之间存在着密切的联系，即 E=mc2 ΔE=Δmc2 或 知识点三：质量亏损 （3）在核反应中任然遵守能量守恒定律、质量守恒定律. （4）质量是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度. （2）质量亏损并不是这部分质量消失或转化为能量，只是静止质量减少. （1）物体的质量包括静止的质量和运动的质量.质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量. 3.说明： 4．质能方程与核能的计算 (1)对质能方程和质量亏损的理解 ①质能方程 质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是E＝mc2。 ②质量亏损 质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了。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，这时质能方程也写为ΔE＝Δmc2。 (2)核能的计算方法 ①根据质量亏损计算 a.根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm。 b.根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能。 其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳。 ②利用原子质量单位u和电子伏特计算 根据1u≈931.5 MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损 ... ...