4-原子核的结合能.ppt

第三章第三章 原子核原子核4 4、原子核的结合能、原子核的结合能回顾：回顾：原子核的组成原子核的组成 原子核是由质子和中子原子核是由质子和中子组成组成的，质子和中子统的，质子和中子统称为称为核子核子．．质子间存在着核力，使质子质子间存在着核力，使质子中子没有被库仑力排斥开，中子没有被库仑力排斥开，而紧紧的结合在一起而紧紧的结合在一起一、结合能一、结合能要将原子核拆散成单个核子，一定需要吸收巨要将原子核拆散成单个核子，一定需要吸收巨大的能量大的能量根据功能关系，理由是什么？根据功能关系，理由是什么？一、结合能一、结合能当光子能量等于或大当光子能量等于或大于于2.22MeV时，这个时，这个反应才会发生反应才会发生 一个质子和一个中子结一个质子和一个中子结合成氘核，要放出合成氘核，要放出2.22MeV的能量的能量 将原子核拆散成单个核子需要将原子核拆散成单个核子需要吸收吸收的最小能的最小能量与将核子结合成原子核所量与将核子结合成原子核所放出放出的能量相等的能量相等 由于核子间存在着强大的核力，所以核由于核子间存在着强大的核力，所以核子子结合结合成原子核时，所释放成原子核时，所释放的的巨大能量称为巨大能量称为结合能结合能。

【思考】：【思考】：结合能越大原子核是不是越难被拆散？结合能越大原子核是不是越难被拆散？ 即：结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？即：结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？二、平均结合能二、平均结合能如何才能反映原子核的稳定程度？如何才能反映原子核的稳定程度？U-235Li-6二、平均结合能二、平均结合能1）概念：）概念：原子核的结合能与核子数之比原子核的结合能与核子数之比2）理解：）理解：核子结合成原子核时，平均每个核子核子结合成原子核时，平均每个核子所释放的结合能，它也等于把原子核拆散成每个所释放的结合能，它也等于把原子核拆散成每个核子时，外界必须提供给每个核子的平均能量核子时，外界必须提供给每个核子的平均能量 2、平均结合能：、平均结合能：结合能结合能核子数核子数=3）意义：）意义：它反映了一个原子核稳定程度它反映了一个原子核稳定程度平均平均结合能越大，核越稳定结合能越大，核越稳定从图象上看，哪一种原子的平均结合能更大？从图象上看，哪一种原子的平均结合能更大？核子平均质量核子平均质量三、质量亏损三、质量亏损中子的质量中子的质量 =1.6749×10=1.6749×10－－2727Kg Kg 质子的质量质子的质量 = = 1.6726×10－－27Kg 中子和质子的质量和中子和质子的质量和 = = 3.3475×10－－27Kg 氘核的质量氘核的质量 = = 3.3436×10－－27Kg 质量差质量差 = = 0.0039×10－－27Kg 问题分析：质子与中子结合成氘核问题分析：质子与中子结合成氘核前后总质量的差异前后总质量的差异爱因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程 E=mc2质量亏损的思考：质量亏损的思考：ΔE= Δm·c2质量亏损质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。

合成原子核时，质量减少原子核的质量小于组成原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损3、有关问题的理解和注意事项、有关问题的理解和注意事项第一第一.核反应过程中核反应过程中: 核子结合成原子核时核子结合成原子核时,新核质量新核质量小于小于核子的质核子的质量量(质量亏损质量亏损),同时以同时以 光子形式光子形式释放核能释放核能; 原子核分解为核子时原子核分解为核子时,需要需要吸收一定能量吸收一定能量,核子核子的总质量的总质量大于大于原原子核的质量原原子核的质量.第二第二.核反应过程中核反应过程中,质量亏损时质量亏损时,核子个数不亏损核子个数不亏损(即质即质量数守恒量数守恒),可理解为组成原子核后可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛核内每个核子仿佛“瘦了瘦了”一些一些.第三第三.质量亏损并非质量消失质量亏损并非质量消失,而是减少的质量而是减少的质量 m以能以能量形式辐射量形式辐射(动质量动质量),因此因此质量守恒定律不被破坏质量守恒定律不被破坏.第四第四.公式公式ΔΔE=E=ΔΔm m·c c2 2 的单位问题的单位问题国际单位国际单位:  m用用“kg” C用用“m/s” ΔΔE E用用““J”J”第五第五.核反应中释放或吸收的能量比化学反核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级应中释放或吸收的能量大好几个数量级. 当然，当然，2.19MeV2.19MeV的能量的绝对数量并不算大，但的能量的绝对数量并不算大，但这只是组成这只是组成1 1个氘核所放出的能量．如果组成的是个氘核所放出的能量．如果组成的是6.026.02×10102323个氘核时，放出的能量就十分可观了．与个氘核时，放出的能量就十分可观了．与之相对照的是，使之相对照的是，使1 1摩的碳完全燃烧放出的能量为摩的碳完全燃烧放出的能量为393.5393.5×10103 3J J．折合为每个碳原子在完全燃烧时放出．折合为每个碳原子在完全燃烧时放出的能量只不过的能量只不过4eV4eV．若跟上述核反应中每个原子可能．若跟上述核反应中每个原子可能放出的能量相比，两者相差数十万倍．放出的能量相比，两者相差数十万倍． (1) 物体具有的能量跟它的质量存在着简单正比物体具有的能量跟它的质量存在着简单正比关系关系.对质能方程理解对质能方程理解E=mc2的理解的理解四、质能方程四、质能方程 E=mc E=mc2 2（（2）任何质量为）任何质量为m的物体都具有大小相当于的物体都具有大小相当于mc2的能量。

任何一部分能量也都与一定的质量向对的能量任何一部分能量也都与一定的质量向对应3）物体的质量发生变化，相对应的能量也会变）物体的质量发生变化，相对应的能量也会变化m1m2m3根据质能方程根据质能方程E=mc2和能量守恒定律，推导出和能量守恒定律，推导出γγ光子的能量光子的能量( (即氘核的结合能）即氘核的结合能）并总结出求结合能的方法并总结出求结合能的方法计算结合能时，先计算计算结合能时，先计算质量亏损质量亏损ΔΔm m，在带入，在带入质能方程求出结合能质能方程求出结合能四、质能方程四、质能方程 E=mcE=mc2 2ΔΔE E 小结小结1、核子之间的强相互作用力叫、核子之间的强相互作用力叫________主要特点是特点是__________,__________________.2、当核子结合成原子核时要、当核子结合成原子核时要_____ (“吸收吸收”或或“放出放出”)一定的能量，原子核分解成核子时，一定的能量，原子核分解成核子时，要要_____ (“吸收吸收”或或“放出放出”)同样的能量，这同样的能量，这个能量叫做原子核的结合能个能量叫做原子核的结合能3、结合能与核子数之比称、结合能与核子数之比称___________,平均结平均结合能合能______ (“越大越大”“越小越小”)表示原子核中核表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。

子结合得越牢固，原子核越稳定4、求解原子核的结合能的方法是：、求解原子核的结合能的方法是：核力核力短程力短程力强相互作用（强力）强相互作用（强力）吸收吸收放出放出平均结合能平均结合能越大越大 目标检测目标检测1、一下关于核力的说法正确的是、一下关于核力的说法正确的是 （（ ））A、核力存在于任何核子之间、核力存在于任何核子之间B、核力只存在于相邻的核子之间、核力只存在于相邻的核子之间C、核力与万有引力性质相同、核力与万有引力性质相同D、核力是一种短程的强作用力、核力是一种短程的强作用力 目标检测目标检测2、联合国将、联合国将2005年定为年定为“国际物理年国际物理年”，以纪，以纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献对于爱因斯念爱因斯坦对物理学的巨大贡献对于爱因斯坦提出的质能方程坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中正确的，下列说法中正确的是（是（ )A、、E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比表明物体具有的能量与其质量成正比B、、 E=mc2中的中的E表示发生核反应过程中释放的表示发生核反应过程中释放的核能核能C、、 根据根据ΔΔE= Δ mc2 可以计算核反应中释放的可以计算核反应中释放的核能核能D、、 Δ E= Δ mc2 表示发生的质量亏损表示发生的质量亏损Δ m转变成转变成为能量为能量Δ E释放出来释放出来3、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，设氘核的质量为设氘核的质量为m1，氚核的质量为，氚核的质量为m2，氦核的，氦核的质量为质量为m3,中子的质量为中子的质量为m4,则反应过程中释放则反应过程中释放的能量为：的能量为： （（ ）） 目标检测目标检测A、、C、、D、、B、、核反应方程为：核反应方程为： 目标检测（拓展）目标检测（拓展）4、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个同时辐射一个γγ光子。

已知质子、中子、氘核的光子已知质子、中子、氘核的质量分别为质量分别为m m1 1、、m m2 2、、m m3 3，普朗克常数为，普朗克常数为h h，真空中，真空中的光速为的光速为c c，下列说法正确的是，下列说法正确的是（（ ））A A、核反应方程是、核反应方程是D、、 γ光子的波长光子的波长C、辐射出的、辐射出的γ光子的能量光子的能量Δ E=（（m3-m1-m2)c2B、聚变反应中的质量亏损、聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3。