高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册核力与结合能教学课件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教学课件ppt，共22页。PPT课件主要包含了猜想获得核能的途径等内容，欢迎下载使用。
原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子
疑问： 质子间存在着巨大的库仑斥力，那为什么质子没有被排斥开，反而还紧紧的结合在一起呢？
质子间的距离r约10-15m，质子质量m约1.67x10-27kg，质子带电量e约1.6x10-19C，万有引力常量G约6.67x10-11，静电力常量k约9.0x109。估算两质子间库仑斥力与万有引力之比？
结论： 万有引力太小，只有库仑力的10-35到10-36之间。
所以，原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。
实际情况： 有第三种力----核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。
1、核力：核子之间存在的强相互作用力。
2.核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。
3.核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。
4.核力具有电荷无关性。即核力与核子电荷无关。
1.核力是强相互作用（强力）的一种表现。
1.万有引力：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，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。
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分子，使分子结合成液体与固体。电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小
4.弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子－质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。
物理学家一直梦想将自然界的四种相互作用纳入某种统一的理论中，爱因斯坦为此做了大半生的努力，但没有成功。
自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，如： 但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多，如：
二、原子核中质子和中子的比例
核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。 这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。
不能；由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果我们持续的增大原子核,一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子,形成的核也一定是不稳定的。 在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。
提问： 若不断增加原子核的中子数，是不是就能无限制的增大原子核呢？
(多选)下列说法正确的是(　　 )A.核力是短程力,作用范围很小,只在邻近核子间发生B.核力可能是引力,也可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内,形成稳定的原子核,但又不会融合在一起C.质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力D.核力是一种弱相互作用力,在其作用范围内,核力比库仑力大得多
宏观模型：要将地面上的物体发射到太空中，需要用火箭增加它的能量以抵抗重力。
同理，要将核子从原子核中分离出来，也需要一定的能量。
微观模型：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开,也需要能量，这就是原子核的结合能。
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，要吸收同样的能量。这个能量叫做原子核的结合能。 结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是把核子分开所需要的能量。
结合能的大小与什么因素有关？
组成原子核的核子数即：组成原子核的核子数越多，结合能越大。
那么，如何才能反映原子核的稳定程度？
结合能越大是否意味着要从原子核中分离出核子就越难？即：结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？
1）概念：原子核的结合能与核子数之比称做比结合能，也叫平均结合能。
2）理解：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核子时，外界提供给每个核子的平均能量。
它反映了一个原子核稳定程度。比结合能越大，原子核越稳定。
如何才能反映原子核的稳定程度？
1）物体具有的能量跟它的质量存在着简单正比关系。
质能方程： E=mc2
2）任何质量为m的物体都具有大小相当于mc2的能量。
3）物体的质量发生变化，相对应的能量也会变化。
如何求解原子核的结合能？
3.3475 ×10－27
在物理上，原子核的质量总是小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。
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，求氘核的比结合能。
所以，氘核的比结合能=
Δm=(mn+mp-mD)=0.0039 ×10－27kg
计算结合能时，先计算质量亏损Δm，再带入质能方程求出结合能。
计算任意核反应中释放的核能，先计算质量亏损Δm，再带入质能方程求出核能。
中等大小的核最稳定，因为这些核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大）。