优秀课件人教版高中物理选修3-5第十九章第五节-核力与结合能-.ppt
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- 优秀 课件 人教版 高中物理 选修 第十九 五节 核力 结合能
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1、回顾:原子核的组成回顾:原子核的组成 原子核是由质子和中子原子核是由质子和中子组成组成的,质子和中子统的,质子和中子统称为称为核子核子第五节第五节 核力与结合能核力与结合能提出问题:提出问题:质子间存在着巨质子间存在着巨大的库仑斥力,那为什么质大的库仑斥力,那为什么质子没有被排斥开,反而还紧子没有被排斥开,反而还紧紧的结合在一起呢?紧的结合在一起呢?猜想:猜想:万有引力?万有引力?m1410一一 核力及其性质核力及其性质质子相互间距质子相互间距r的数量级为的数量级为10-15m;质子质量;质子质量m的数量级的数量级为为10-27kg,质子电量,质子电量e的数量级为的数量级为10-19C;万有引
2、力常量;万有引力常量G的数量级为的数量级为10-11,静电力常量静电力常量k的数量级为的数量级为109。估算两估算两质子间质子间库仑斥力库仑斥力与与万有引力万有引力之比?之比?万库FF解:解:结论:结论:原子核中的质子要靠自身的万有引力来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。抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。再猜想:再猜想:在核子之间一定存在着第三种力,使核在核子之间一定存在着第三种力,使核子能紧密的结合在一起子能紧密的结合在一起核力核力227112199222222)10(1010(10/)GmkerGmrke36101、核力、核力:核子之间存在的强相互作用力。核子
3、之间存在的强相互作用力。2、核力的性质:、核力的性质:(1)核力是)核力是强相互作用强相互作用(强力)(强力),在原子核尺度内,核,在原子核尺度内,核力比库仑力大得多。力比库仑力大得多。(2)核力是)核力是短程力短程力,作用范围在,作用范围在1.510-15m之内。核力之内。核力在大于在大于0.810-15m时表现为吸引力,且随距离增大而减时表现为吸引力,且随距离增大而减小,超过小,超过1.510-15m,核力急剧下降几乎消失;而在距,核力急剧下降几乎消失;而在距离小于离小于0.810-15m时,核力表现为斥力,因此核子不会时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起。融合在一起。(3)核力具有
4、)核力具有饱和性饱和性,每个核子只跟邻近的核子发生核,每个核子只跟邻近的核子发生核力作用。力作用。一一 核力及其性质核力及其性质1.1.万有引力:万有引力:引力主要在宏观和宇宙尺度上引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚独领风骚”。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。宙的现状和未来。四四种种基基本本相相互互作作用用3.3.强相互作用:强相互作用:在原子核内,强力将核子束缚在一起。在原子核内,强力将核子束缚在一起。2.2.电磁力:电磁力:在原子核外,电磁力使电子结合成分子,使在原子核外,电磁力使电子结合成分子,使分子结
5、合成液体与固体。分子结合成液体与固体。电磁力和万有引力都是电磁力和万有引力都是“长程力长程力”,即它们可以作用到,即它们可以作用到无限远的距离,当然距离越远,力就越小无限远的距离,当然距离越远,力就越小4.4.弱相互作用:弱相互作用:弱相互作用是引起原子核弱相互作用是引起原子核衰变衰变的原因,的原因,即引起即引起中子质子中子质子转变的原因。弱相互作用也是短程力,转变的原因。弱相互作用也是短程力,其力程比强力更短,为其力程比强力更短,为10101818m m,作用强度则比电磁力小。,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物理学家一直梦想将自然界的四种相互作用纳入
6、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。的理论中,爱因斯坦为此做了大半生的努力,但没有成功。氘核)(H2 1 氦核)(He4 2 碳核)(C12 6 二、原子核中质子和中子的比例二、原子核中质子和中子的比例氧核)(O16 8 钍核)Th(234 90 铀核)(23892U二、原子核中质子和中子的比例二、原子核中质子和中子的比例 不能不能;由于;由于核力的作用范围是有限核力的作用范围是有限的,的,以及以及核力的饱和性核力的饱和性,如果我们继续增大原子,如果我们继续增大原子核,一些核子间的距离会核,一些核子间的距离会大到大到其间根本其间根本没有没有核力核力的作用,这时即使再增加
7、中子,形成的的作用,这时即使再增加中子,形成的核也一定是不稳定的。核也一定是不稳定的。二、原子核中质子和中子的比例二、原子核中质子和中子的比例宏观模型:宏观模型:相距很远的两个物体,由于万有引力而相互接近,运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,动能变成动速度越来越大,引力势能转化为动能最后撞在一起,动能变成它们的内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价失去它们的内能散失掉了。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,还要重新赋予它们这份能量。了一些能量,如果要把它们分开,还要重新赋予它们这份能量。要将原子核拆散成单
8、个核子,也一定需要的能量。要将原子核拆散成单个核子,也一定需要的能量。根据功能关系,理由是什么?根据功能关系,理由是什么?三、结合能三、结合能微观模型: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,这就是原子核的开,也需要能量,这就是原子核的结合能结合能。三、三、结合能结合能结合能:结合能:将原子核拆分成单个核子需要吸收的能量将原子核拆分成单个核子需要吸收的能量将单个核子结合成原子核所要放出将单个核子结合成原子核所要放出的能量的能量类比分析:类比分析:要使基态氢原子电离,也就是要从氢原子要使基态氢原子电离,也就是要从氢
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