对“结合能”的几点辨析(修正版).pdf

对“结合能”的几点辨析 湖北省恩施高中 陈恩谱 结合能的概念，是《原子核》一章的一个教学难点，学生普遍错误的将“结合能”理解成原子核具有 的能量——以为原子核的比结合能大，就是平均每个核子具有的能量越大；另一方面，在理解核能释放的 过程时，无法从结合能的角度理清思路——他们不知道把自由核子作为分析问题的等效中间状态，因此必 然无法将结合能与核能释放联系起来；而课本在介绍比结合能时，也没能够将核子平均质量曲线做一个介 绍，从而对理解能力较差的学生提出了较高的要求，使他们始终不得其门而入。为了解决这些问题，笔者 结合多年的教学探索，特在此对相关问题作一辨析，期与同行交流，望各位批评指正。 一、结合能的概念 1、结合能的定义 结合角度定义：自由核子结合成原子核的过程中 释放出来的能量 ，叫做该原子核的结合能。 分解角度定义：将原子核分解成自由核子时 所需要的最小的能量 ，叫做该原子核的结合能。 由能量守恒可知，上述两个定义是一致的。注意，大于结合能的能量，当然可以将原子核分解成自由 核子。 2 、类比化学键键能理解结合能 一个化学键的键能，比如 H-H 共价键的键能，是指两个自由的氢原子形成 H-H 共价键时 释放出来的 能量 ，也就是将 H-H 共价键拆开时所需要的最小的能量。这和原子核的结合能概念是一样的，因此，我们 可以将化学键键能称之为化学键的结合能，而原子核的结合能，也可以称之为核键键能。 3 、一个结论 一个原子核的基础上，再结合一些核子，从而形成更大的原子核时，将进一步释放能量，因此，原子 核越大，其结合能（也就是结合过程中释放出来能量）更越大。 二、比结合能的概念 1、定义：原子核的结合能与原子核内核子数的比值，叫做比结合能，也叫作平均结合能。通俗一点 儿理解，就是在结合成原子核的过程中，平均每个核子释放出来的能量。 E 2 、比结合能曲线与平均核子质量曲线 （1）比结合能曲线 不同的原子核， 其比结合能不一样。 右图为不同原子核的比结合能随 原子序数变化的大致曲线，其中， 56 Fe原子核的比结合能最大。 26 （2 ）平均核子质量曲线 Z 比结合能，就是平均每个核子释放出来的能量，释放出来的越多，平 26 m 2 均每个核子剩下的能量就越少， 由 E mc 可知， 平均每个核子的质量也 56 就越小，如右图所示，其中， 26 Fe原子核的平均核子质量最小。 3 、一个结论 比结合能越大，意味着拆开每个核子所需要能量更多，拆开原子核更 困难，因此，原子核的比结合能越大，原子核越稳定。由前述两个曲线可 Z 56 26 以看出， 26 Fe原子核在所有原子核中是最稳定的。 注意，并不是原子核的结合能越大越稳定，而是 比结合能越大，原子核越稳定 ；原子核太大时，原子 核的结合能尽管很大，但原子核却会变得很不稳定，很容易发生衰变。 m 三、核能的释放