5.3核力与结合能课件-2025年高二年级下册学期物理人教版（2025）选择性必修第三册(共47张ppt)(含音频+视频).pptxVIP

第五章原子核

5.3核力与结合能;问题导入;一、核力与四种基本相互作用;2、电磁相互作用;3、强相互作用;4、弱相互作用;;例题1、(多选)下列说法正确的是()

A.核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生

B.核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起

C.质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力

D.核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多;二、结合能;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、让氢原子吸收光子等途径使它得到相应的能量。;思考与讨论：氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要吸收能量还是放出能量？;思考：如果结合能越大，就说明把原子核分开，所需要的能量越大，是不是就意味着原子核越稳定吗？;(1)由图可知，中等质量原子核的

比结合能大，原子核比较稳定,轻

核和重核的比结合能都比中等质

量的原子核小。;(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定。

(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定。

(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可能释放核能。例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能。;AD;答案AD;C;

(1)结合能大的原子核，比结合能不一定大，结合能小的原子核，比结合能不一定小。

(2)核的大小与原子核稳定的关系方面：中等大小核的比结合能最大、原子核最稳定。;原子核的结合能很难直接测量。幸好，爱因斯坦已经给我们指出了物体的能量与它的质量的关系，即;例：已知中子的质量mn=1.6749×10-27kg，质子的质量mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量mD=3.343×10-27kg，求氘核的比结核能。;1、质量亏损：通过这个例题可以看出，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。;2、质量亏损Δm的理解

所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。;3、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。;(1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的。具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量的总和。;①质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一属性(质量和能量)等同起来；

②质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个量可以相互转化；

③质量亏损不是否定了质量守恒定律。根据爱因斯坦的相对论，辐射出的γ光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立。;一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能．;?;(1)根据反应前后的质量变化

质量亏损——释放能量；

质量增加——吸收能量。

(2)根据反应前后的比结合能的变化

比结合能变大——释放能量；

比结合能变小——吸收能量。;(1)根据质量亏损计算

①根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm。

②根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2计算核能。

a.若Δm的单位是千克，则需要将c=3×108m/s代入，计算得到的ΔE的单位是焦耳（J）。

b.若Δm的单位是原子质量单位u，则用ΔE=Δm×931.5MeV计算。

;(3)利用平均结合能来计算核能

原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数，核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能。;1、质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是（）

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