核力與結合能上課用

第十九章原子核19.5核力與結合能原子核質子（帶正電）中子統(tǒng)稱為核子回顧：原子核的組成思考：在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質子為什么能夠擠在一起而不飛散？猜想：萬有引力？回顧：中子質子原子核示意圖驗證：間距r

數(shù)量級10-15m；質量m

數(shù)量級10-27kg；電量q

數(shù)量級10-19C；引力常量G數(shù)量級10-11；靜電力常量k數(shù)量級109。結論：質子間的電磁力是萬有引力的1035倍核子不可能靠自身萬有引力抗衡庫侖斥力。猜想：存在第三種力——核力，是核力把核子束縛在核內，形成穩(wěn)定的原子核。一、核力1、定義：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強大的力叫做核力。2、特點（1）.核力是強相互作用（強力）的一種表現(xiàn)。在原子核尺度內，核力比庫侖力大得多。（2）.核力是短程力。約在10-15m數(shù)量級時起作用，距離大于0.8×10-15m時為引力,距離為10×10-15m時核力幾乎消失，距離小于0.8×10-15m時為斥力，因此核子不會融合在一起。（3）.核力與電荷無關。核力與核子電荷無關。（見書本P79圖）（4）.核力具有飽和性。每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質稱之為核力的飽和性。3、四種相互作用（1）.萬有引力：引力主要在宏觀和宇宙尺度上“獨領風騷”。是引力使行星繞恒星轉動，并且聯(lián)系著星系團，決定了宇宙的現(xiàn)狀和未來。（2）.電磁力：在原子核外，電磁力使電子結合成分子，使分子結合成液體與固體。電磁力和萬有引力都是“長程力”，即它們可以作用到無限遠的距離，（3）.強相互作用：原子核內，強力將核子束縛在一起。（4）.弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子－質子轉變的原因。弱相互作用也是短程力（比強力更短），作用強度比電磁力小。

自然界中較輕的原子核，質子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核，中子數(shù)大于質數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。質子數(shù)中子數(shù)理想的質子數(shù)和中子數(shù)相等的穩(wěn)定原子核實際存在的原子核原因分析：核越大，核子間距離增大庫侖力與核力均減少，但核力減少快增大到一定程度時，核力較少，不足以平衡庫侖力時，原子核會不穩(wěn)定。若增加中子，與其它核子無庫侖力，但有核力，有助于原子核穩(wěn)定核力是短程力，若超過其作用范圍，增加中子，原子核也不穩(wěn)定，所以原子序數(shù)越大越不穩(wěn)定。二、原子核中質子與中子的比例

由于核子間存在著強大的核力，所以核子結合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化．

可見，當核子結合成原子核時要放出一定能量；原子核分解成核子時，要吸收同樣的能量．這個能量叫做原子核的結合能．三、結合能

自然，原子核越大，它的結合能越高。因此，有意義的是它的結合能與核子數(shù)之比，稱作比結合能也叫平均結合能。比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。比結合能中等大小的核的比結合能最大（平均每個核子的質量虧損最大），這些核最穩(wěn)定。

從相對論得出，物體的能量和質量之間存在如下密切聯(lián)系。四、愛因斯坦的質能方程表明：物體具有的能量與它的質量之間存在著簡單的正比關系。

把組成原子核的核子的質量與原子核的質量之差叫做核的質量虧損。

核子在結合成原子核時出現(xiàn)質量虧損，所以要放出能量，大小為：五、質量虧損中子的質量=1.6749×10－27Kg質子的質量=1.6726×10－27Kg中子和質子的質量和=3.3475×10－27Kg氘核的質量=3.3436×10－27Kg質量差△m=0.0039×10－27Kg質量虧損:五、質量虧損例題：請計算一下方程左右的質量變化例題：請計算核反應釋放的能量愛因斯坦的質能方程：E＝mc2五、質量虧損△m=0.0039×10－27Kg質量虧損:△E=

△mc2=0.0039×10-27×(3×108)2J=3.51×10-13J又1eV=1.60×10-19J∴△E=2.19×106eV=2.19MeV質量虧損表明：原子核內的確存在著結合能。核子在結合成原子核時出現(xiàn)的質量虧損Δm比結合能為:

中等大小的核的比結合能最大（平均每個核子的質量虧損最大），這些核最穩(wěn)定。1、核子結合成原子核，新核質量小于核子的質量(質量虧損)，同時以光子形式釋放核能;

原子核分解為核子時，需要吸收一定能量,核子的總質量大于原原子核的質量.2、核反應過程中，質量虧損時，核子個數(shù)不虧損(即質量數(shù)守恒)，可理解為組成原子核后,核內每個核子仿佛“瘦了”一些.3、質量虧損并非質量消失，而是減少的質量m以能量形式輻射(動質量)，因此質量守恒定律不被破壞。有關問題的理解和注意事項4、國際單位：常用單位:m用“u”(原子質量單位)1u=1.660566×10-27kg，c=2.9979×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．ΔE用“mc2”，1u=931MeV

(表示1u的質量變化相當于931MeV的能量改變)5、核反應中釋放或吸收的能量比化學反應中釋放或吸收的能量大好幾個數(shù)量級.m用“kg”，c用“m/s”，E用“J”練習反應后氘核的質量一定小于反應前質子和中子的質量和反應前后質量數(shù)不變，因而質量不變核子結合成氘核時，一定釋放核能

γ光子具有的能量為，Δm為核反應中的質量虧損1.中子和質子結合成氘核，同時釋放γ光子，核反應方程是,下列說法正確的是（）ACD例題:（原子量為232.0372）衰變?yōu)椋ㄔ恿繛?28.0287）時，釋放出粒