核力与结合能(精)
人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第五章 原子核 3 核力与结合能
D
A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆散成核子时放出的能量称为结合能 B.比结合能越大的原子核越稳定,因此它的结合能也一定越大 C.重核与中等质量原子核相比较,重核的结合能和比结合能都大 D.中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核要大
对点演练1 关于核力,下列说法正确的是( )
A
要点二 结合能和比结合能
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释放的能量
比结合能
等于原子核的结合能与原子核中核子数的比值,它反映了原子核的稳定程度
比结合能 曲线
不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示: _ 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小
短
电磁相互作用
万有引力
二、结合能
1.结合能 原子核是______凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开,也需要______,这就是原子 核的结合能。
核子
能量
2.比结合能 原子核的结合能与________之比,叫作比结合能,也叫作______结合能。比结合能越大,原 子核中核子结合得越______,原子核越______。__________的核的比结合能最大,最稳定。
典例3 [2023盐城响水学情考试]根据比结 合能随质量数变化的图像分析原子核的比 结合能规律,下列说法正确的是( )
B
C
要点三 质能方程的理解和核能的计算
典例4 下列有关质能方程的说法中,正确的是( )
B
（1）写出核衰变反应方程式；
（2）该反应中的质量亏损；
（3）释放的核能。
[解析] 核子结合成原子核要放出能量,原子核拆散成核子时要吸收能量,A项错误；比结合能越大的原子核越稳定,但比结合能大的原子核,其结合能不一定大,例如,中等质量的原子核的比结合能比重核大,但由于核子数比重核少,其结合能反而比重核小,B、C项错误；中等质量的原子核的比结合能比轻核大,它的原子核内的核子数比轻核多,因此它的结合能也比轻核大,D项正确。
《核力与结合能》 讲义
《核力与结合能》讲义一、引入在探索微观世界的旅程中，核力与结合能是两个至关重要的概念。
它们不仅揭示了原子核内部的神秘运作，也在能源、医学、材料科学等众多领域有着广泛而深刻的应用。
二、核力核力，是一种存在于原子核内质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间的强大相互作用力。
这种力与我们日常生活中所熟悉的引力和电磁力有很大的不同。
引力在微观尺度上极其微弱，几乎可以忽略不计；电磁力在原子核内，由于质子带正电会产生排斥作用，显然无法将原子核紧紧束缚在一起。
核力是一种短程力，其作用范围在 15×10⁻¹⁵m 之内。
在这个距离内，核力表现得非常强大，远远超过电磁力。
但一旦超出这个范围，核力就迅速减小为零。
核力具有饱和性，也就是说一个核子只与相邻的有限个核子发生相互作用，而不是与原子核内的所有核子都产生同等强度的作用。
此外，核力还具有很强的吸引力。
正是这种强大的吸引力，克服了质子之间的电磁排斥力，使得原子核能够稳定存在。
三、结合能当质子和中子通过核力结合成原子核时，会释放出巨大的能量，这部分能量就被称为结合能。
结合能的大小可以通过爱因斯坦的质能方程 E ＝ mc²来计算，其中E 表示能量，m 表示质量亏损，c 为真空中的光速。
质量亏损是指原子核的质量小于组成它的核子质量之和。
例如，一个氦原子核由两个质子和两个中子组成，而氦原子核的质量小于两个质子和两个中子的质量之和，这部分减少的质量就转化为了结合能。
不同原子核的结合能大小不同。
一般来说，中等质量的原子核结合能较大，原子核比较稳定；而轻核和重核的结合能相对较小，稳定性较差。
四、比结合能为了更准确地衡量原子核的稳定性，引入了比结合能的概念。
比结合能等于结合能除以原子核中的核子数。
比结合能越大，原子核越稳定。
通过对各种原子核的比结合能进行研究，可以发现一个规律：铁原子核的比结合能最大，这意味着铁原子核在所有原子核中是最稳定的。
五、核反应与结合能的变化在核反应中，原子核的组成发生变化，结合能也会随之改变。
人教版高中物理课件第十九原子核19.5核力与结合能
contents
目录
• 核力与结合能概述 • 核力与原子核的结构 • 结合能与核能的释放 • 核力与核反应 • 核力与现代科技
01
核力与结合能概述
核力的概念
核力：是原子核内相邻核子之间存在 的相互作用力，是短程力，作用范围 在1.5×10^-15m，超过此范围，核 力可以忽略不计。
结合能是指将原子核中的核子分 开所需的最低能量。
结合能的大小与原子核中的核子 数、质子数和中子数有关。
结合能的计算公式为： E=NΔmc^2，其中E为结合能， N为核子数，Δm为质量亏损，c
为光速。
核能的释放与利用
核能的释放是利用原子核内部反应将 质量转化为能量的过程。
核裂变是指重原子分裂成两个较轻原 子的反应，释放出能量。
放射性废物的处理和处置
放射性废物需要经过特殊THANKS
感谢观看
。
核安全
核安全是指采取措施确保核设 施、核材料和放射性物质的安 全，防止发生泄漏、爆炸等事 故。
核裁军
核裁军是指各国通过谈判、削 减和限制军备等方式，降低核 战争风险和减少核武器数量。
国际核不扩散机制
国际核不扩散机制是指通过国 际条约和组织，防止核武器扩 散和限制核材料和技术的传播
。
放射性在医学和工业中的应用
03
如果原子核内的质子和 中子数量不平衡，就会 发生衰变，释放出能量 。
04
人教版高中物理课件第 十九原子核19.5核力与 结合能
03
结合能与核能的释放
核能的来源
核能是原子核内部发 生反应时释放的能量 。
核能释放的途径包括 核裂变和核聚变。
核能来源于原子核中 质子和中子之间的相 互作用。
人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第5章 原子核 3 核力与结合能
十年寒窗磨利剑，
一朝折桂展宏图！
核比 U 核更稳定
C.两个 H 核结合成 He 核时释放能量
D.
Kr
核比 U 核更稳定
答案:CD
解析: He 核的比结合能约为 7 MeV,则结合能约为 28 MeV,选项
A
错误;
U
核的比结合能大于 Li 核的比结合能,则
U 核比
B.核子具有质量且相距很近,存在很大的万有引力
C.核子间存在着强大的核力
D.核子间存在着复杂的磁力
答案:C
解析:核子之间存在核力作用,核子结合成原子核或原子核分
解为核子时,都有核力作用,故伴随着巨大的能量变化,故选项
C正确。
5.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30
MeV的能量,当三个α粒子结合成一个碳核时,放出7.26 MeV
体。
(3)强相互作用:在原子核内,强相互作用将核)弱相互作用: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。弱相互作用也是短程力,其力程
比强相互作用更短,为10-18 m,作用强度则比电磁力小。
下图为3H和3He的原子核结构示意图。
(1)质子都带正电,质子与质子之间存在着库仑斥力,为什么
子序数小的都没有中等质量的原子核稳定,故选项A、C错
误,B正确;核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m内,超过此范
围,核力急剧减小,会小于库仑力,故选项D错误。
4.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,这是因为(
)
A.原子核带正电,电子带负电,电荷间存在很大的库仑力
核力与结合能
比 结 合 能
MeV
质量数A
原子核的比结合能
质量亏损
1、质量亏损（Δm）：
核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量 比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫 做质量亏损。
m m前－m后
2、爱因斯坦的质能方程：
E mc
2
2
E须采用国际单位。 在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子 质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。
4 2 12 6 1 0
反应过程中的质量亏损为：
m mBe m (mc mn )
9.0129 u 4.00260 u (12.0000 u 1.008665 u )
0.006125 u
E mc 0.006125 931 .5MeV 5.7MeV
例题 1932年查德威克用α粒子去轰击铍核，发现了 中子，并产生一个新核。已知铍核Be的质量为 9.0129u,α粒子的质量为4.00260u，新核的质量 为12.0000u,中子的质量为1.008665u。求：(1) 写出核反应方程；(2)计算放出的能量。 解析： （ 1）
9 4
Be He C n
2
练习 1、关于原子的结合能，下列说法中正确的是 A．使原子核分解为核子时释放的能量 B．核子结合成核时需要吸收的能量 C．核子结合成核时释放的能量 D．核子结合成核时释放的能量等于将核分解 为核子时吸收的能量 CD
m3 , m2 、 2、氘核、中子、氚核的质量分别为m1 、 那么氘核和中子结合成氚核时释放的能量是
核力的特点： (1)是一种比库仑力大得多的强相互作用力。
(2)是一种短程力，仅当核子间距＜2×10-15m 时，才明显发生作用。 (3)是一种饱和力——每个核子仅与它邻近的 核子发生相互作用，即能与它发生作用的粒 子数是有限的。
核力与结合能1
§19.5 核力与结合能班级：姓名：学习目标知识与技能1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；2．知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小；3．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。
过程与方法1.通过核力的发现过程，了解“猜想”在科学探究过程中的重要作用；2.通过对稳定核的质子数与中子数的学习，培养分析问题的能力。
情感、态度与价值观1．使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力；2．认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。
学习重点结合能和比结合能的物理意义学习过程一、核力与四种基本相互作用1.自学问题①20世纪初，人们知道自然界存在万有引力和电磁力这两种基本相互作用，你能算出相同的距离上，两质子间的电磁力是万有引力的多少倍？②是什么作用使质子在原子核内共存？这种作用力有哪些特点？人们对这种相互作用的认识还有哪些有待完善？③第四种基本相互作用就是弱相互作用，它有何作用？有何特点？我的新问题2.自学展示①②③3.典例探究例1（A级）.从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和不同之处（1）它们分别涉及四种基本相互作用的哪一种？（2）每种反应分别改变了或重新安排了什么？二、原子核中质子和中子的比例1.自学问题①稳定的轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数有何特点？你能分析其中的原因吗？②稳定的重核（原子序数大于20）的质子数和中子数有何特点？你能分析其中的原因吗？③若不断增大原子核的中子数，能不断增大原子核吗？为什么？我的新问题2.自学展示①②③三、结合能1.自学问题①将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现象？若要把它们分开，需要什么条件？②结合能是原子具有的能量吗？如何理解结合能？③结合能的大小与什么因素有关？为什么？④什么是比结合能？为什么说比结合能越大，原子核中核子结合越牢固、原子越稳定？我的新问题2.自学展示①②③④四、质量亏损1.自学问题①物体的质量和能量有何关系？若一个物体质量减小了△m，那么它的能量减小多少？②已知中子的质量m n=1.6749×10-27kg，质子的质量为m p=1.6726×10-27kg，氘核的质量m D=3.3436×10-27kg。
第十九章原子核第5节核力与结合能【公开课教学PPT课件】高中物理
反应前质量/kg
mn
1.6749×10－27
mp
1.6726×10－27
总质量 3.3475 ×10－27
反应后质量/kg
m氘 总质量
3.3436×10－27 3.3436×10－27
Δm=(mn+mp-mD)=0.0039 ×10－27kg
新课内容
五、爱因斯坦的质能方程
1.爱因斯坦质能方程：E=mc2
距离，当然距离越远，力就越小
3.强相爱互作因用斯：作坦用为范围此在做原子了核大内，半强生力将的核努子束力缚，在一但起。
4.弱相没互作有用成：弱功相。互作（用电是引弱起统原子一核模β衰型变）的原因，即引起中
子－质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，
为10－18m，作用强度则比电磁力小。
A、 (m1 m2 m3 )c 2
B、 (m1 m2 m4 )c 2
C、(m1 m2 m3 m4 )c 2 D、 (m3 m4 m1 m2 )c2
2 1
H
13H
24He
01n
巩固练习
8.
238 92
U（原子量为232.0372u）衰变为 23940Th（原子量为
（1）12特H点：( 轻氘核的核质） 子数和中子数大致相等； （2）42 原H因e分(析氦：核 对轻） 核而言，核子数量相对较小，核
子间距处于核力作用范围之内，由于核力远大于电磁力，
即使16质2 C子和(中碳子成核对） 出现，强大的核力也可以将核子紧
紧地18束6 O缚在(原氧 子核核 的范） 围之内，形成稳定的原子核。
新课内容
一、核力及其特点
问题思考1：核力的特点有哪些？
5-核力与结合能
E = [ 2（mn+mP) m c2
上题中，若是一种粒子分解成核子，是释放能量 还是吸收能量？释放（或吸收）旳能量体现式怎样？
吸收能量，吸收旳能量体现式为：
E = [ 2（mn+mP) m c2
例题1、29328 U（原子量为232.0372）衰变为23940Th
（原子量为228.0287）时，释放出粒子
（
4 2
He
旳原子量为4.0026）。写出衰变方程，
而且计算衰变过程中释放旳能量。
解：衰变方程
238 92
U23940Th
4 2
He
衰变后旳质量亏损
m=232.0372u(222.0287u+4.0026u)= 0.0059u
1uc2=931MeV (表达1u 旳质量变化相当于931MeV旳能量变化)
⑤核反应中释放或吸收旳能量比化学反应中释放或吸 收旳能量大好几种数量级。
如例题，2.19MeV旳能量旳绝对数量并不算大， 但这只是构成1个氘核所放出旳能量。假如构成旳是 6.02×1023个氘核时，放出旳能量就十分可观了。与 之相对照旳是，使1摩尔旳碳完全燃烧放出旳能量为 393.5×103J。折合为每个碳原子在完全燃烧时放出旳 能量只但是4eV。若跟上述核反应中每个核子放出旳 能量（比结合能）相比，两者相差数十万倍。
释放旳能量
E mc 2 = 0.0059931.5MeV=5.5MeV
例题2、原来静止旳原子核
a b
X衰变后
放出粒子旳动能为Ek ，假设衰变时
产生旳能量全部以动能旳形式释放出来，
求原子核
a b
X
衰变前后旳质量亏损。
m
aEk
(a 4)c 2