5.3 核力与结合能 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

原子核由中子和质子构成。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? 5.3 核力与结合能 一、核力与四种基本相互作用 1.万有引力 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。 2.电磁相互作用（电磁力） ②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。 ①在相同距离上，电磁力的强度约为万有引力的倍。 3.强相互作用（强力、核力） (1)存在于原子核的核子之间，与电荷无关。使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。 (2)短程力：作用范围约为10-15m，超过这个范围核力会急剧减弱为零。 (3)饱和性：只与邻近的核子产生核力作用。 (4)存在排斥芯：极短距离时，核力表现为排斥力，防止核子过度靠近而“坍缩”。 p n n p p n 4.弱相互作用 (1)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。 (2)短程力：约在10-18m内起作用 知识回顾 ↓万有引力作用 引力势能→动能 ↓碰撞结合 如果要将它们分开，需要重新赋予它们能量。 系统动能损失→热量 两很远的物体 二、结合能 1.定义：自由核子结合成原子核所释放的能量，或者原子核重新分为自由核子，需要吸收的能量。 2. 结合能大小：原子的核子数越多，其结合能越大。 U238的结合能约1774MeV，Fe56的结合能约563MeV。 3.比结合能（平均结合能） 比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 结合能 核子数 谁更稳定呢？ 核子结合成原子核后出现质量亏损 爱因斯坦：指出了物体的能量与它的质量的关系. 质能方程: E = mc2 释放的核能△E = △mc2 原子的结合能是很难直接测量的。 释放能量 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。 质量亏损：△m=（mn+mp）-mD=3.9×10-30kg 释放能量：△E =△mc2=3.51×10-13J 能量单位常常使用电子伏特1eV=1.6×10-19J 氘核的结合能： mn+mp=3.3475×10-27kg 核反应前后质量数守恒，为什么会出现质量亏损? 核子平均质量小 原子核的核子平均质量越小，比结合能越大，原子核越稳定。 通过分析可以看出，原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损。质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。 任何出现质量亏损的核反应都会释放核能。 三、质量亏损与核能的释放 为核能的利用打开了大门！ 核能的计算方法一： 质量亏损以kg为单位。 释放的核能△E = △mc2，单位为J。 核能的计算方法二： 质量亏损以“原子质量单位u”为单位。 “1u”相当于的能量。 如某个核反应过程，出现的质量亏损为“0.4u”，则释放的核能为 。 四、释放核能的核反应 1.反应后原子核的核子平均质量更小。 2.反应后原子核的比结合能更大。 3.反应后原子核更稳定。 ①轻核结合成中等质量核 ②重核分裂为中等质量核 核聚变 核裂变 比结合能越大，原子核越 ，核子平均质量 。 稳定 越小 $$