2024届高考物理一轮复习课件：第三节 核力与核反应方程

第三节 核力与核反应方程 第五章 原子与原子核 1.核反应方程 核反应方程：原子核在其他粒子（如α粒子、质子、中子甚至γ光子）的轰击下产生新原子核的过程。 1919年,卢瑟福用α 粒子轰击氮核发现质子 1932 年,卢瑟福的学生查德威克发现中子 核反应与 衰变比较 不同点：①核反应是其他粒子与原子核相碰撞的结果， 需要一定的 装置和条件才能发生 ②衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响 相同点：①质量数守恒 ②电荷数守恒 ②动量守恒 1.核反应方程 【例1—课本P123】很多人都听过"点石成金"的故事，现在科学家在实验室里，用中子轰击的方法可以得到金. 只是用这种方式制造金的费用高昂，只能在实验室里进行.请据此完成方程式∶ 【例2】写出下列原子核人工转变的核反应方程。 （1） 俘获1个粒子后放出1个质子 （2） 俘获1个中子后放出1个质子 （3） 俘获1个质子后放出1个中子 2.核力及四种基本相互作用 【问题1】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? 原子核 核力（强相互作用，也叫强力） 能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力 2.核力及四种基本相互作用 核力的特点 （1）强相互作用（强力）的一种表现， 在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。 （2）核力是短程力（r ~10-15m量级） ①r < 0.5×10-15m 时为 斥力 ②0.5×10-15m < r < 2.0 ×10-15 m 时为引力 ③2.0 ×10-15 m < r 时为零 （3）核力具有饱和性。 每个核子只跟相邻的核子发生核力作用。 （4） 核力具有电荷无关性。 2.核力及四种基本相互作用 万有引力使众多恒星聚在一起形成星团 强相互作用可以存在于各种核子之间 弱相互作用（如原子核的β衰变） 电磁相互作用存在于电荷、磁体间 3.结合能 两个物体为了结合而失去能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们能量。 + - + - + - 电势能转化为动能 动能转化为内能损失 补充损失的能量 结合能 核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量 释放能量 吸收同样能量 自由的核子 原子核 组成原子核的核子数，组成原子核的核子数越多，结合能越大。 3.结合能 【问题2】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？ 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，外界必须提供给每个核子的平均能量。 意义:它反映了一个原子核稳定程度。平均结合能越大，核越稳定。 U-235 He-4 比结合能（平均结合能） 结合能 核子数 = 3.结合能 质量亏损 原子核分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少； 原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和 氘核的质量 3.3436×10－27Kg 质子的质量 1.6726×10－27Kg 中子的质量 1.6749×10－27Kg 释放2.19 MeV能量 吸收2.19 MeV能量 中子和质子的质量和 3.3475×10－27Kg 质量差 0.0039×10－27Kg 3.结合能 对质能方程的理解 ①物体具有的能量跟它的质量存在着简单正比关系。 ②任何一部分能量也都与一定的质量相对应，等于光速平方与质量乘积。 ③物体的质量发生变化，相对应的能量也会变化。 爱因斯坦质能方程 总能量 质量 光速 释放能量 质量亏损 光速 释放能量 质量亏损 3.结合能 ΔE = Δmc2 国际单位： 常用单位： Δm用“kg” Δm用“u(原子质量单位)” c用“m/s” ΔE用“J” ΔE用“uc2” 1u = 1.660 565 5 × 10-27 kg 1uc2 = 931.5 MeV 表示1u的质量变化相当于931.5MeV的能量改变 ΔE = Δm ×931.5 MeV 爱因斯坦质能方程 将碳12原子质量的十二分之一记为原子质量单位u 电子伏特 兆电子伏特 千电子伏特 碳原子质量的 叫做原子质量单位，用u 表示 请根据E = mc2 证明：1u 相当于931.5MeV 3.结合能 一个碳原子的质量为 证明： 碳原子的摩尔质量为 所以 3.结合能 【问题2】从图象可看出哪种原子核的比结合能最大，即最稳定？ 不同原子核的比结合能随质量数A的变化 铁（Fe）原子核的比结合能最大 中等大小的核的比