5.3 核力与结合能（20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。 思考： 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？自然界存在着几种基本相互作用呢？ 1.定义：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。 2.核力的特点： ⑵核力是短程力。 ⑶核力与电荷无关。 ⑷核力具有饱和性。 ⑴核力是强相互作用（强力）的一种表现。 一、核力与四种基本相互作用 （1）万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。 （3）强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。 （2）电磁力：在原子核外，电磁力使电子和原子核结合成分子，使分子结合成液体与固体。电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小 3.四种基本相互作用 （4）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，即引起中子一质子转变的原因。 短程力：约在10-18m量级时起作用 一切物体之间 随距离增大而减弱 长程力，宏观 重力 电荷间、电流间、磁体间 引力相互作用 长程力，宏观 弹力、摩擦力 组成原子核的核子之间 距离增大时，急剧减小 短程力，微观 核力 基本粒子之间 距离增大时，急剧减小，比强相互作用小得多 基本粒子间的力 短程力，微观 引起原子核β衰变的原因 1.结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。 结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。 结合能越大原子核是不是越难被拆散？即：结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？ 如何才能反映原子核的稳定程度？ 二、结合能 2.比结合能： 原子核的结合能与其核子数之比，称做比结合能。也叫作平均结合能。 意义：比结合能越大，原子核就越稳定，表示该核就越稳定。中等大小的核的比结合能最大，结合得最稳定。 理解：核子结合成原子核时，平均每个核子所释放的结合能，它也等于把原子核拆散成每个核子时，外界提供给每个核子的平均能量。 比结合能 结合能 核子数 = 结合能 把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量 比结合能 等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度 比结合能曲线 从图中可看出，中等大小的核 的比结合能最大，轻核和重核 的比结合能都比中等大小的核 的比结合能要小 原子核的比结合能随质量数变化 三、质量亏损 所谓质量亏损，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。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。 总之，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们之间的关系就是： E = mc2 爱因斯坦质能方程 ΔE=Δmc2 质量变化时，表达式为： Δm为核反应前和核反应后的质量亏损，质量亏损Δm的单位为kg。 对质量亏损理解 （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。 核能的计算方法 根据质量亏损计算： (1)根据核反应过程，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. ①若Δm的单位是千克，则需要将c＝3×108 ... ...