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本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢,19.5,核力与结合能,1/27,1.,了解四种基本相互作用，知道核力性质；,2.,认识原子核结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算；,3.,能简单解释重核和轻核内中子数、质子数含有不一样百分比原因。,学习目标,2/27,先让学生完成预读课文，将主要知识点大约了解一遍，然后提出问题由学生自主讨论，到达会依据质能方程和质量亏损概念计算核反应中释放核能；培养学生了解能力、推理能力，掌握结合能概念、爱因斯坦质能方程、质量与能量关系。,设计思绪,3/27,新课导入,原子核,是由,质子,和,中子,组成，质子和中子统称为,核子,。,提出问题,质子间存在着巨大库仑力，那为何质子没有被排斥开，反而还紧紧结合在一起呢？,猜测,万有引力,4/27,分析论证,质子相互距离,r,数量级为,10,-15,m,；质子质量,m,数量级为,10,-27,kg,，质子电量,e,数量级为,10,-19,C,；万有引力常量,G,数量级为,10,-11,，静电力常量,k,数量级为,10,9,。估算库仑力与万有引力之比。,原子核中质子要靠本身万有引力来抗衡相互间库仑力是不可能。,5/27,再猜测,在核子间一定存在着第三种力，使核子能紧密结合在一起。,6/27,核力：能够把核中各种核子联络在一起强大力叫做核力,一、核力与四种基本相互作用,新课讲授,p,n,n,p,p,n,7/27,2.,核力是一个短程力。作用范围仅限于,1.5,10,15,m,之内；,3.,每个核子只跟相邻核子发生核力作用，这种性质称为核力饱和性。,1.,核力是一个强相互作用力。在它作用范围内比库仑力大得多；,注意,除核力外原子核内还存在弱相互作用（弱力），弱力是引发中子质子转变原因，弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为,10,18,m,，作用强度则比电磁力小。,8/27,1.,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，而且联络着星系团，决定了宇宙现实状况和未来。,四种相互作用,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份子，使分子结合成液体与固体。,4.,弱相互作用：,弱相互作用是引发原子核,衰变原因，即引发中子质子转变原因。,长程力,短程力,9/27,自然界中较轻原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重原子核，中子数大于质子数，越重元素，二者相差越多。,质子数,中子数,理想质子数和中子数相等稳定原子核,实际存在原子核,二、原子核中质子与中子百分比,10/27,原因分析,核越大，核子间距离增大,库仑力与核力均减小，但核力减小快,增大到一定程度时，核力较小，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，有利于原子核稳定,核力是短程力，若超出其作用范围，增加中子，原子核也不稳定，所以原子序数越大越不稳定。,质子数,中子数,理想质子数和中子数相等稳定原子核,实际存在原子核,11/27,因为核力作用范围是有限，假如继续增大原子核，一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用，这时即使再增加中子也无济于事，这么核必定是不稳定。,在宇宙演化进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定组合很快就瓦解了，只有,200,各种稳定原子核长久地留了下来。现在观察到天然放射性元素，则正在瓦解之中。,12/27,因为核子间存在着强大核力，所以核子,结合,成原子核或原子核,分解,为核子时，都伴伴随巨大能量改变。,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，要吸收一样能量。这个能量叫做,原子核结合能,。,三、结合能,比如,结合能并不是因为核子结合成原子核而含有能量，而是为把核子分开而需要能量。,13/27,比结合能：,结合能与核子数之比，称做比结合能。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靠，原子核越稳定。,结合能越大原子核是不是越难被拆散？即结合能大小能不能反应原子核稳定程度？,讨论与交流,14/27,核子结合成原子核时，质量降低。原子核质量小于组成原子核核子质量之和，这二者差额叫做,质量亏损,。,式中,c,是真空中光速，,m,是物体质量，,E,是物体能量,四、质量亏损,E=mc,2,爱因斯坦质能方程,对质能方程了解：,（,1,）物体含有能量跟它质量存在着简单正比关系。,（,2,）任何质量为,m,物体都含有大小相当于,mc,2,能量。任何一部分能量也都与一定质量相对应。,（,3,）物体质量发生改变，相对应能量也会改变。,15/27,核子在结合成原子核时出现质量亏损，正表明它们在相互结合过程中放出了能量,。大小为：,E,=,m,c,2,核能,质量亏损,方法：,计算结合能时，先计算质量亏损,m,，再代入质能方程求出结合能。,推广：,计算任意核反应中释放核能时，先计算质量亏损,m,，再代入质能方程求出核能。,16/27,已知中子质量,m,n,=1.674910,27,Kg,，,质子质量,m,p,=1.672610,27,Kg,，,氘核质量,m,D,=3.343610,27,Kg,，求氘核结合能。,m,=0.003910,27,Kg,质量亏损,:,典例探究,释放能量,:,E,=,mc,2,=3.5110,-,13,J,=2.19 MeV,比结合能为：,17/27,讨论与交流,判断下面说法是否正确，并说明理由。,1.,由质能方程,E,=,mc,2,，可推得,E,=,mc,2,，这说明质量就是能量，质量能够转化为能量。,质量和能量是两个完全不一样概念，它们表征对象不一样，相互之间不能转化。,质能方程揭示了质量与能量不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上关系。决不是这两个量相互转化。,18/27,2.,关系式,E,=,mc,2,中质量亏损表明在核反应时质量不守恒。,质量包含静止质量和运动质量两部分组成。,E,=,mc,2,中,m,能够了解为静止质量亏损，也能够了解为释放能量,E,对应运动质量增加。,所以质量亏损不能简单地认为质量降低，质量亏损本质是静止质量亏损转化为运动质量，是质量守恒在核反应中客观表达。,讨论与交流,判断下面说法是否正确，并说明理由。,19/27,质量亏损表明：,原子核内确实存在着结合能,中等大小核比结合能最大,(,平均每个核子质量亏损最大,),，这些核最稳定,20/27,核子平均质量,F,D,C,E,Fe,B,A,Z,O,平均结合能,Z,O,A,C,F,E,D,B,Fe,21/27,1.,核子结合成原子核，新核质量小于核子质量,(,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，核子总质量大于原原子核质量。,2.,核反应过程中，质量亏损时，核子个数不亏损,(,即质量数守恒,),，可了解为组成原子核后，核内每个核子好像“瘦了”一些。,3.,质量亏损并非质量消失，而是降低质量,m,以能量形式辐射,(,动质量,),，所以质量守恒定律不被破坏。,相关问题了解和注意事项,22/27,4.,国际单位：,m,用“,kg”,，,c,用“,m/s”,，,E,用“,J”,惯用单位,:,m,用“,u”(,原子质量单位,),1 u=1.66056610,-,27,kg,1 eV=1.602210,-19,J,1 u=931 MeV(,表示,1 u,质量改变相当于,931 MeV,能量改变,),5.,核反应中释放或吸收能量比化学反应中释放或吸收能量大好几个数量级。,相关问题了解和注意事项,23/27,课堂练习,:,(1),试证实，,1,原子质量单位,u,相当于,931.50 MeV,能量,1u=1.6606,-27,kg,，光速,c=2.997910,8,m/s,，,1eV=1.602210,-19,J,(2),碳原子质量是,12.000 000 u,，能够看做是由,6,个氢原子,(,质量是,1.007 825u),和,6,个中子组成求核子结合成碳原子核时释放能量,(,在计算中能够用碳原子质量代替碳原子核质量，用氢原子质量代替质子质量，因为电子质量能够在相减过程中消去,),24/27,典例探究,25/27,课堂测试,证实：,碳原子摩尔质量为,M,=12 g/mol,所以一个碳原子质量为,m,=1.99310,-26,kg,所以,1 u=1.660610,-27,kg,E,=,mc,2,=1.492410,-,10,J=931 MeV,碳原子质量 叫做原子质量单位，用,u,表示。试证实,1 u,相当于,931 MeV,。,26/27,课堂总结,1.,核子之间强相互作用力叫核力。主要特点是：短程力，强相互作用（强力）。,2.,当原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释放出一样能量，这个能量叫做原子核结合能。,3.,结合能与核子数之比称为平均结合能，平均结合能越大，表示原子核结合越牢靠，原子核越稳定。,4.,求解原子核结合能公式：,E,=,mc,2,。,27/27,
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