第四節核力與結合能目標：1、知道核力的概念及其性質。2、認識原子核的結合能3、了解平均結合能。4、會利用質能方程求解結合能。★第一頁第二頁，共26頁。回顧：原子核的組成原子核是由質子和中子組成的，質子和中子統稱為核子．第四節核力與結合能提出問題：質子間存在著巨大的庫倫斥力，那為什么質子沒有被排斥開，反而還緊緊的結合在一起呢？猜想：萬有引力？第二頁第三頁，共26頁。一核力及其性質質子相互間距r的數量級為10-15m；質子質量m的數量級為10-27kg，質子電量e的數量級為10-19C；萬有引力常量G的數量級為10-11，靜電力常量k的數量級為109。估算庫侖力與萬有引力之比？解：分析論證結論：原子核中的質子要靠自身的萬有引力來抗衡相互間的庫侖力是不可能的。再猜想：在核子之間一定存在著第三種力，使核子能緊密的結合在一起。——核力。第三頁第四頁，共26頁。一核力及其性質核力：相鄰的核子之間存在的強相互作用力。2、核力的性質（1）核力是強相互作用力；在原子核尺度內，核力比庫侖力大得多。（2）核力是短程力，只存在于相鄰核子之間。（距離大于2×10-15m時核力迅速減小到零)1、概念：第四頁第五頁，共26頁。二結合能要將原子核拆散成單個核子，一定需要吸收巨大的能量。根據功能關系，理由是什么？第五頁第六頁，共26頁。二結合能當光子能量等于或大于2.22MeV時，這個反應才會發生一個質子和一個中子結合成氘核，要放出2.22MeV的能量結合能：將原子核拆散成單個核子需要吸收的能量或是將核子結合成原子核所放出的能量第六頁第七頁，共26頁。提出問題：如何求解原子核的結合能？反應前質量/kg反應后質量/kgmn1.6749×10－27m氘3.3436×10－27mp1.6726×10－27總質量總質量3.3436×10－273.3475×10－27在物理上，原子核的質量總是小于組成該核的全部核子獨自存在時的總質量，這兩者的差額叫做質量虧損

原子核的結合能會不會與質量虧損有關呢？你的依據是什么？思考三質能方程E=mc2第七頁第八頁，共26頁。(1)物體具有的能量跟它的質量存在著簡單正比關系.對質能方程理解E=mc2的理解三質能方程E=mc2（2）任何質量為m的物體都具有大小相當于mc2的能量。任何一部分能量也都與一定的質量向對應。（3）物體的質量發生變化，相對應的能量也會變化。第八頁第九頁，共26頁。m1m2m3根據質能方程E=mc2和能量守恒定律，推導出γ光子的能量(即氘核的結合能）并總結出求結合能的方法。方法：計算結合能時，先計算質量虧損Δm，在帶入質能方程求出結合能三質能方程

E=mc2ΔE第九頁第十頁，共26頁。三質能方程

E=mc2反應前質量/kg反應后質量/kgmn1.6749×10－27m氘3.3436×10－27mp1.6726×10－27總質量總質量3.3436×10－273.3475×10－27理論值：Δm=(mn+mp-m氘）=0.0039×10－27kg試驗值：2.22Mev第十頁第十一頁，共26頁。計算結合能時，先計算質量虧損Δm，在帶入質能方程求出結合能方法：推廣推廣計算任意核反應中釋放的核能，先計算質量虧損Δm，在帶入質能方程求出核能。核能質量虧損三質能方程E=mc2第十一頁第十二頁，共26頁。【討論與交流】三質能方程E=mc21、質量和能量是兩個完全不同的概念，它們表征的對象不同，相互之間不能轉化。下面說法是否正確。并說明理由。（1）由質能方程E=mc2，可推得ΔE=Δmc2,這說明質量就是能量，質量可以轉化為能量。2、質能方程揭示了質量與能量的不可分割性，方程建立了這兩個屬性在數值上的關系。決不是這兩個量相互轉化。（2）關系式ΔE=Δmc2中的質量虧損表明在核反應時質量不守恒。第十二頁第十三頁，共26頁。三質能方程E=mc2【討論與交流】下面說法是否正確。并說明理由。（2）關系式ΔE=Δmc2中的質量虧損表明在核反應時質量不守恒。1、質量包括靜止質量和運動質量兩部分組成2、ΔE=Δmc2中Δm可以理解為靜止質量的虧損，也可以理解為釋放的能量ΔE對應的運動質量增加3、因此質量虧損不能簡單地認為質量減少，質量虧損的本質是靜止質量的虧損轉化為運動質量，是質量守恒在核反應中的客觀體現m1m2m3ΔE第十三頁第十四頁，共26頁。【思考】：結合能越大原子核是不是越難被拆散？即：結合能的大小能不能反映原子核的穩定程度？四平均結合能如何才能反映原子核的穩定程度？U-235Li-6第十四頁第十五頁，共26頁。四平均結合能1）概念：原子核的結合能與核子數之比2）理解：核子結合成原子核時，平均每個核子所釋放的結合能，它也等于把原子核拆散成每個核子時，外界必須提供給每個核子的平均能量。2、平均結合能：結合能核子數=3）意義：它反映了一個原子核穩定程度。平均結合能越大，核越穩定。第十五頁第十六頁，共26頁。第十六頁第十七頁，共26頁。四平均結合能1）概念：原子核的結合能與核子數之比3）意義：它反映了一個原子核穩定程度。平均結合能越大，核越穩定。4）規律：較輕核和較重核的核子平均結合能較小,穩定性較差;中等質量核的核子平均結合能較大，穩定性較好。

2）理解：核子結合成原子核時，平均每個核子所釋放的結合能，它也等于把原子核拆散成每個核子時，外界必須提供給每個核子的平均能量。2、平均結合能：結合能核子數=第十七頁第十八頁，共26頁。目標檢測1、一下關于核力的說法正確的是（）A、核力存在于任何核子之間B、核力只存在于相鄰的核子之間C、核力與萬有引力性質相同D、核力是一種短程的強作用力B、D考查點：核力的性質第十八頁第十九頁，共26頁。目標檢測2、聯合國將2005年定為“國際物理年”，以紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻。對于愛因斯坦提出的質能方程E=mc2，下列說法中正確的是（)A、E=mc2表明物體具有的能量與其質量成正比B、E=mc2中的E表示發生核反應過程中釋放的核能C、根據ΔE=Δmc2可以計算核反應中釋放的核能D、Δ

E=Δ

mc2表示發生的質量虧損Δm轉變成為能量Δ

E釋放出來A、C第十九頁第二十頁，共26頁。3、當氘核和氚核聚合成氦核時會釋放大量能量，設氘核的質量為m1，氚核的質量為m2，氦核的質量為m3,中子的質量為m4,則反應過程中釋放的能量為：（）目標檢測A、C、D、B、C核反應方程為：第二十頁第二十一頁，共26頁。目標檢測（拓展）4、一個質子和一個中子聚變結合成一個氘核，同時輻射一個γ光子。已知質子、中子、氘核的質量分別為m1、m2、m3，普朗克常數為h，真空中的光速為c，下列說法正確的是（）A、核反應方程是D、γ光子的波長C、輻射出的γ光子的能量Δ

E=（m3-m1-m2)c2B、聚變反應中的質量虧損Δm=m1+m2-m3B第二十一頁第二十二頁，共26頁。小結1、核子之間的強相互作用力叫________。主要特點是__________,__________________.2、當核子結合成原子核時要_____(“吸收”或“放出”)一定的能量，原子核分解成核子時，要_____(“吸收”或“放出”)同樣的能量，這個能量叫做原子核的結合能。3、結合能與核子數之比稱___________,平均結合能______(“越大”“越小”)表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩定。4、求解原子核的結合能的方法是：核力短程力強相互作用（強力）吸收放出平均結合能越大第二十二頁第二十三頁，共26頁。根據愛因斯坦質能方程E=mc2，物質內貯藏著巨大能量，問題是如何使貯藏的能量釋放出來，供人類所使用，迄今為止，人類所利用的能量還只是很小的一部分，如果人類在探索