核力与结合能核裂变课件.pptx

1、 原子核的半径约为原子核的半径约为10-15m , 只只相当原子半径的万分之一。相当原子半径的万分之一。在这么小的空间里带正电的在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是质子与质子间的库仑斥力是很大，万有引力太小，只有很大，万有引力太小，只有库仑力的库仑力的10-36倍。而通常原倍。而通常原子核是稳定的子核是稳定的,于是核内还应于是核内还应有另一种力把各种核子紧紧有另一种力把各种核子紧紧拉在一起拉在一起, 此力称为核力。此力称为核力。核力核力mpmp库仑力库仑力库仑力库仑力万有引万有引力力万有引万有引力力核力核力 核子靠什么力结合成原子核？核子靠什么力结合成原子核？ 2. 核力是短程力。

2、核力是短程力。约在约在 10-15m量级时起作用，量级时起作用，距离大于距离大于0.810-15m时为引力时为引力, 距离为距离为1010-15m时核力几乎消失，距离小于时核力几乎消失，距离小于0.810-15m时为斥力。时为斥力。 3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核力具有饱和性。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核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。子发生作用。 4. 核力具有电荷无关性。核力具有电荷无关性。 1. 核力是四种相互作用中的强相互作用核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。（强力）的一种表现。核力的特点：核力的特点： 除核力

3、外原子核内还存在除核力外原子核内还存在 弱相互作弱相互作用（弱力）用（弱力） 弱力是引起中子质子转变的原因弱力是引起中子质子转变的原因弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为为1018m，作用强度则比电磁力小。，作用强度则比电磁力小。1、核力：、核力：核力：能够把核中的各种核子联系在一起的核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力强大的力叫做核力自然界中较轻的原子自然界中较轻的原子核，质子数与中子数核，质子数与中子数大致相等，但对于较大致相等，但对于较重的原子核，中子数重的原子核，中子数大于质子数，越重的大于质子数，越重的元素，两者相差越多。元

4、素，两者相差越多。为什么会这样呢？为什么会这样呢？原子核中质子与中子的比例原子核中质子与中子的比例 核越来越大，有些核子间的距离越核越来越大，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，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，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

5、力，但有相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，定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。中子数要比质子数多。 由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化的能量变化 可见，当核子结合成原子核时要放出一定能量；可见，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能

6、量叫做原子核的结合能2、结合能、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，而结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。是为把核子分开而需要的能量。比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。能。也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，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。原子核越稳定。爱因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程 E=mc2 式中式中c是真空中的是真空中的光速，光速，m是物体的质量，是物体的质量，E是物体的能量。是物体的能量。核子在结合成原子核时出

7、现的质量亏损核子在结合成原子核时出现的质量亏损 mm，正表明它们在互相结合过程中放出了能量正表明它们在互相结合过程中放出了能量 E=E= mmc c2 23、质量亏损、质量亏损 质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；质量亏损：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。原子核的核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。做质量亏损。 对质量亏损的理解对质量亏损的理解 (1)在核反应中仍遵守质量守恒和能在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓的质量亏损量守恒，所谓的质量亏损并不是这部分并不是这部分质量

8、消失或质量转变为能量质量消失或质量转变为能量物体的质物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量损是静止质量的减少，减少的静止质量转化为与辐射能量相联系的运动质量转化为与辐射能量相联系的运动质量 (2)质量亏损也不是核子个数的减少，质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的核反应中核子个数是不变的 对质能方程的理解对质能方程的理解 (1)爱因斯坦质能方程反映了质量亏损与释放能量间爱因斯坦质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系的数量关系Emc2，或物体的质量与其总能量的数量，或物体的质量与其总能量的数量关系关系E

9、mc2，此方程揭示了质量和能量不可分割，一定，此方程揭示了质量和能量不可分割，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量的乘积，这里所说的总能量不是单指物体的动能、其质量的乘积，这里所说的总能量不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量而是物体所具有的各种能量之和，核能或其他哪一种能量而是物体所具有的各种能量之和，物体质量增加则总能量增加，质量减小，总能量随之减小，物体质量增加则总能量增加，质量减小，总能量随之减小，二者在数值上存在着简单的正比关系二者在数值上存在着简单的正比关系 (2)切记不要误认为亏损的质量转化为能量核反应切

10、记不要误认为亏损的质量转化为能量核反应过程中质量亏损，是静止的质量减少，辐射过程中质量亏损，是静止的质量减少，辐射光子的动质光子的动质量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒能量守恒核能的计算核能的计算 (1)根据质量亏损计算，步骤如下：根据质量亏损计算，步骤如下：根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损质量亏损m.根据爱因斯坦质能方程根据爱因斯坦质能方程Emc2计算核能，其计算核能，其中中m的单位是千克，的单位是千克，E的单位是焦耳的单位是焦耳 根据根据1原子质量单位原子质量单

11、位(u)相当于相当于931.5 MeV能量，用核子能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以质量单位数乘以931.5 MeV，即，即Em931.5 MeV.m的单位是的单位是u，E的单位是的单位是MeV.解析：解析：反应前总质量：反应前总质量： MNMHe18.01140 u，反应后总质量：反应后总质量：MOMH18.01269 u. 可以看出：反应后总质量增加，可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应故该反应是吸收能量的反应 若反应过程中质量增加若反应过程中质量增加1 u，就会，就会吸收吸收931.5 MeV的能量，的能量，E(18.012

12、6918.01140)931.5 MeV1.2 MeV.答案：答案：吸收能量吸收能量1.2 MeV课堂互动讲练课堂互动讲练对核力的认识对核力的认识关于核力的说法正确的是关于核力的说法正确的是()A核力同万有引力没有区别，都是核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用物体间的作用B核力就是电磁力核力就是电磁力C 核 力 是 短 程 力 ， 作 用 范 围 在 核 力 是 短 程 力 ， 作 用 范 围 在1.51015 m之内之内D核力与电荷有关核力与电荷有关C练习练习对核力的认识，下列正确的是对核力的认识，下列正确的是()A任何物体之间均存在核力任何物体之间均存在核力B核力广泛存在于自然界中的核

13、子之间核力广泛存在于自然界中的核子之间C核力只存在于质子之间核力只存在于质子之间D核力只发生在相距核力只发生在相距1.51015 m的核子的核子之间，大于之间，大于0.81015 m为吸引力，而小于为吸引力，而小于0.81015 m为斥力为斥力 解析：解析：选选D.由核力的特点知道，只有相由核力的特点知道，只有相距距1.51015 m的核子之间存在核力，的核子之间存在核力，核力发生在质子与质子，质子与中子之核力发生在质子与质子，质子与中子之间，由此知间，由此知D正确，正确，A、B、C错误错误D核能的计算核能的计算 【解答解答】粒子结合前后的质量亏损为粒子结合前后的质量亏损为m2mHmnm21.

14、007277 u1.008665 u 3.002315 u0.020904 u 由于由于1 u相当于相当于931.5 MeV，则结，则结合能为合能为 E0.020904931.5 MeV19.5MeV.电子原子核原子核的质量原子核的质量核子数核子数聚变裂变 U23592n10+Ba14156Kr9236+n310kg103578. 027mMeV2012mcE 1kg 1kg铀全部裂变，铀全部裂变，它放出的能量超过它放出的能量超过20002000t t优质煤完全燃优质煤完全燃烧时释放的能量烧时释放的能量 “小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个

15、大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑 在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡 “原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉我是死神，我是世界的毁灭者”广岛红十字医院里，广岛红十字医院里，一个严重烧伤的学生一个严重烧伤的学生仰面躺在一张草席上。仰面躺在一张草席上。他的五官几乎全被原他的五官几乎全被原子弹爆炸产生的热浪子弹爆炸产生的热浪抹掉了。四天后他死抹掉了。四天后他死了。了。倒塌的钢架结构建筑物倒塌的钢架结

16、构建筑物 （）核爆炸瞬时效应防护。（）核爆炸瞬时效应防护。 对核袭击的防护大致可分为两大类。 利用工事进行掩蔽利用工事进行掩蔽在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。向爆心卧倒，可减轻伤害。（）放射性污染防护。（）放射性污染防护。 避开在污染区或高照射量率的地区行动避开在污染区或高照射量率的地区行动人员通过污染区时尽量乘坐车辆，在污染区作业时要尽人员通过污染区时尽量乘坐车辆，在污染区作业时要尽量缩短时间量缩短时间及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染进入污染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减进入污染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质在人体内的存留少放射性物质在人体内的存留中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图 水泥防护层水泥防护层控制棒控制棒镉棒镉棒燃料棒燃料棒铀棒铀棒减速剂减速剂世界核能发电占全部电量世界核能发电占全部电量1/41/4