高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册核力与结合能课文配套课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册核力与结合能课文配套课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了原子核，1引力相互作用，四种基本相互作用，2电磁相互作用，3强相互作用，4弱相互作用，结合能，核能计算，轻核聚变，重核裂变等内容，欢迎下载使用。
原子核是由中子和质子构成的。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？
质子相互间距r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级为10-27kg，质子电量e的数量级为10-19C；万有引力常量G的数量级为10-11，静电力常量k的数量级为109。估算库仑力与万有引力之比？
原子核中的质子不可能靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力。在核子之间一定存在着第三种力，把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。
是核力把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。
核力与四种基本相互作用
定义：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。
⑵短程力：约在10-15m 数量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离小于 0.8×10-15m 时为斥力，距离为1.5×10-15m 时核力几乎消失，因此核子相互靠近但又不会融合在一起。
⑴强力：核力是四种基本相互作用中的强相互作用（在原子核尺度内，核力比库仑力大得多，是库仑力的上百倍）。
⑶电荷无关性：相邻的质子间、中子间、质子与中子间都有核力。
⑷饱和性：每个核子只跟相邻的核子发生核力作用。
万有引力是自然界的一种基本相互作用，主要在宏观尺度上发挥作用。
电荷间与磁体间的相互作用
宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等等，都起源于这些电荷之间的电磁相互作用。
原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。
弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子→质子转变的原因。
短程力：约在10-18m量级时起作用。
1967年，美国物理学家温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆在美国物理学家格拉肖前期工作的基础上提出了电弱统一理论，把电磁相互作用和弱相互作用统一成了一种相互作用。他们三人因此获得了 1979 年的诺贝尔物理学奖。
能否将这四种相互作用统一起来呢？
相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能。最后撞在一起，一部分动能变成热并散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价——失去了一些能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们能量。
要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、让氢原子吸收光子等途径使它得到相应的能量。
如图，氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要吸收能量。反过来，4个核子结合成氦原子核要放出能量。那么，把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量有什么关系？
把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量相等。
原子核分解成核子时所吸收的能量，也是核子结合成原子核而释放的能量。
吸收27.386 MeV
组成原子核的核子越多，它的结合能越高。 因此，有意义的是它的结合能与核子数之比。
2、比结合能（平均结合能）：
意义：它反映了一个原子核稳定程度。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
中子的质量 = 1.6749×10－27Kg 质子的质量 = 1.6726×10－27Kg氘核的质量 = 3.3436×10－27Kg
爱因斯坦的质能方程：E＝mc2
释放的核能：ΔE＝Δmc2
【例题】中子和质子结合为氘核，已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg，质子的质量是mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量是mD=3.3436×10-27kg，求该核反应过程释放出的核能？
单个质子和单个中子的质量和为
＝mp+mn=（1.6726+1.6749）×10-27kg=3.3475×10-27kg
这个数值与氘核质量之差
Δm ＝（mp+mn）-mD=（3.3475-3.3436）×10-27kg=0.0039×10-27kg
与这个质量差相对应的能量为
ΔE=Δmc2=0.0039×10-27×(3.00×108)2J=3.51×10-13J
核物理中，能量单位常使用电子伏特：1eV=1.60×10-19J
总结：计算核能的方法：
释放能量：总质量减少，总结核能增加；吸收能量：总质量增加，总结合能减少。
从图象上看，哪一种原子的比结合能最大？
铁（Fe）原子的比结合能最大
铁（Fe）原子比较稳定
原子的比结合能随质量数的变化曲线
原子核的比结合能与平均核子质量的关系
中等大小的核的比结合能大（核子结合为原子核时，平均每个核子的质量亏损大），这些核的平均核子质量小。
如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子都将发生质量亏损，释放出能量。
比结合能图像的综合应用：
『判一判』(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的。(　　)(2)核力是强相互作用力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大多得。(　　)(3)在原子核的组成中，质子数等于中子数。(　　)(4)原子核大到一定程度，原子核就不稳定了。(　　)(5)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高。(　　)(6)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定。(　　)
×　√　×　√　√　×　
【例题】用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子。生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c。⑴写出核反应方程； ⑵求氚核和α粒子的速度大小；⑶若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损。
2、下列关于结合能和比结合能的说法正确的是(　　)A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B.比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C.重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
3、(多选)对结合能、比结合能的认识，下列正确的是(　　)A.一切原子核均具有结合能B.自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C.结合能越大的原子核越稳定D.比结合能越大的原子核越稳定