1、第五节 核力与结合能,思考：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么能够挤在一起而不飞散？,原子核,质子（带正电）,中子,猜想：万有引力？,理论验证：质子相互间距数量级是10-15m；质子质量数量级10-27kg质子量电量数量级10-19kg；万有引力常量数量级10-11静电力常量数量级109,结论：万有引力太小，只有库仑力的10-35到10-36之间 。,原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的。,猜想：有第三种力-核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。,复习巩固,核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力（强相互作用，也叫强力）,一、核
2、力,2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.810-15m时为引力, 距离为1010-15m时核力几乎消失，距离小于0.810-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。,1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。,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，这种性质称之为核力的饱和性。,4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。（见书本P79图）,特 点,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。,四种
3、相互作用,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,4.弱相互作用：弱相互作用是引起原子核衰变的原因，即引起中子质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为1018m，作用强度则比电磁力小。,物理学有一条理论：叫做简单才是美。能否将这四条理论统一起来呢？,请同学们找出元素周期表，分析随着原子序数的增大，质子数与中子数有什么关系？,二、原子核中质子与中子的比例,结论：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但
4、对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。,质子数,中子数,理想的质子数和中子数相等的稳定原子核,实际存在的原子核,原因分析：,核越大，核子间距离增大,库仑力与核力均减少，但核力减少快,增大到一定程度时，核力较少，不足以平衡库仑力时，原子核会不稳定。,若增加中子，与其它核子无库仑力，但有核力，有助于原子核稳定,核力是短程力，若超过其作用范围，增加中子，原子核也不稳定，所以原子序数越大越不稳定。,宏观模型：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能最后撞在一起，动能变成它们的内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价失去了一些能量，如果要
5、把它们分开，还要重新赋予它们这份能量。,微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。,模型分析,类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、赋予光子等某种途径让它得到13.6eV 的能量。这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中。,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,可见，当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，要吸收同样的能量这个能量叫做原子核的结合能,三、结合能,注意：结合能
6、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。,元贝驾考 http:/ 元贝驾考2016科目一 科目四 金手指考试 http:/ 金手指驾驶员考试,自然，原子核越大，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称作比结合能也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。,比结合能,中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。,第一核反应过程中:核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以光子形式释放核能;原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.,第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.,第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.,有关问题的理解和注意事项,第四.公式E=mc2 的单位问题 P82问题与练习 3. m用“u(原子质量单位)” 1u=1.66056610-27kg E用“uc2”1uc2=931MeV (表示1u 的质量变化相当于931Me V的能量改变),
