5.3 核力与核能（共21张PPT）课件 2024-2025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.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。 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。 一、核力与核的稳定性 核素：指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子核 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。 4.核的稳定性 二、四种基本相互作用 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 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 强相互作用 弱相互作用 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。 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 三、结合能与平均结合能 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 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 当光子能量等于或大于2.19MeV时， 这个反应才会发生 一个质子和一个中子结合成氘核， 要放出2.19MeV的能量 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。 注意：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 1.结合能 n+H→H+γ H+γ→H+n 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。 2. 质量亏损 E = mc2 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。 爱因斯坦质能方程 例题：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 迁移：原子核的质量单位，通常会用原子质量单位u表示，1u＝1.6605× ... ...