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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.4,核力与结合能,1/12,思索：,在原子核那样狭小空间里，带正电质子为何能够挤在一起而不飞散？,原子核,质子（带正电）,中子,猜测：,万有引力？,理论验证：,质子相互间距数量级是,10,-15,m,；质子质量数量级,10,-27,kg,质子量电量数量级,10,-19,kg,；万有引力常量数量级,10,-11,静电力常量数量级,10,9,结论：,万有引力太小，只有库仑力,10,-35,到,10,-36,之间。,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。,猜测：,有第三种力,-,核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定原子核。,复习巩固,2/12,核力：,能够把核中各种核子联络在一起强大力叫做核力（强相互作用，也叫强力）,一、关于核力,2.,核力是,短程力,。约在,10,-15,m,量级时起作用，距离大于,0.810,-15,m,时为,引力,距离为,1010,-15,m,时核力几乎消失，距离小于,0.810,-15,m,时为,斥力,，所以核子不会融合在一起。,1.,核力是四种相互作用中,强相互作用（强力）,一个表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。,3.,核力含有,饱和性,。每个核子只跟相邻核子发生核力作用，这种性质称之为核力饱和性。,4.,核力含有,电荷无关性,。对给定相对运动状态，核力与核子电荷无关。（见书本,P79,图）,特 点,3/12,1.,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。,关于“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。,电磁力和万有引力都是,“,长程力,”,，即它们能够作用到无限远距离，当然距离越远，力就越小,4.,弱相互作用：,弱相互作用是引发原子核,衰变原因，即引发中子质子转变原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为,10,18,m,，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？,4/12,请同学们找出元素周期表，分析伴随原子序数增大，质子数与中子数有什么关系？,二、原子核中质子与中子 百分比,结论：,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,原因分析：,核越大，核子间距离增大,库仑力与核力均降低，但核力降低快,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。,5/12,宏观模型：,相距很远两个物体，因为万有引力而相互靠近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能最终撞在一起，动能变成它们内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价失去了一些能量，假如要把它们分开，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组成，要把它们,分开,，也需要能量，这就是原子核,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，需要经过碰撞、施加电场、赋予光子等某种路径让它得到,13.6eV,能量。这个能量实际上就是电子与氢原子核结合能，不过通常把它叫做氢原子,电离能,，而,结合能一词只用在原子核中,。,6/12,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,注意：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。,7/12,例题：,请计算一下方程左右质量,中子质量,=1.674910,27,Kg,质子质量,=1.672610,27,Kg,中子和质子质量和,=3.347510,27,Kg,氘核质量,=3.343610,27,Kg,质量差,=0.003910,27,Kg,四、,原子,核结合能计算,-,质量亏损,质量亏损,:,爱因斯坦质能方程：,E,mc,2,质量亏损表明原子核内确实存在着结合能。,核子在结合成原子核时出现质量亏损,m,，正表明它们在相互结合过程中放出了能量,E=mc,2,8/12,自然，原子核越大，它结合能越高。所以，有意义是它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靠，原子核越稳定。,五、比结合能,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。,9/12,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,.,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,),可了解为组成原子核后,核内每个核子好像,“,瘦了,”,一些,.,第三,.,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,第四,.,公式,E=m,c,2,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,质量改变相当于,931Me V,能量改变,),10/12,第五,.,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,比如，,2.19MeV,能量绝对,数量,并不算大，但这只是组成,1,个氘核所放出能量假如组成是,6.0210,23,个氘核时，放出能量就十分可观了,与之相对照是，使,1,摩碳完全燃烧放出能量为,393.510,3,J,折合为每个碳原子在完全燃烧时放出能量只不过,4eV,若跟上述核反应中每个原子可能放出能量相比，二者相差数十万倍。,11/12,2.,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,12/12,
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