第1节 核力与核能原子核的组成中子中子 质子质子 统称统称核子核子 U U He He H H 1142235 92X X AZ（核）电荷数（核）电荷数质量数质量数 一一. .原原 子子 核核 的的 组组 成成 10101515m m 核力及其性质 元素符号 原子核是由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电原子核的直径约为10-15m , 只相当原子直径的十万分之一在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是很大的，那带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？核力mpmp库仑力库仑力万有引力万有引力核力 核子靠什么力结合成原子核？是万有引力作用吗？万有引力太小，只有库仑力的10-36质子要靠万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的即万有引力不可能使核子紧紧约束在一起理论验证：质子相互间距数量级是10-15m，质子质量数量级10-27kg，质子带电量数量级10-19C，万有引力常量数量级10-11，静电力常量数量级109可算出万有引力数量级10-35N，库伦斥力数量级101N猜想：除了万有引力和静电力之外还存在一种力，这种力使核子紧紧拉在一起，我们物理学上把它叫核力1、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一、核力：2、特点： （2）. 核力是短程力。
作用范围在2fm（210-15m）左右1）. 核力具有电荷无关性无论是质子间、中子间或质子和中子间均存在核力力的作用范围叫力程短程力：力的作用范围很小，影响力随距离的增大而急速减小长程力：力的作用范围大，影响力随距离的增大而缓慢减小，如库仑力、万有引力距离大于0.810-15m时为引力, 随距离的增大而减小；距离超过1.510-15m时核力急剧下降几乎消失；距离小于0.810-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起3）核力是强相互作用（强力）的一种表现在作用范围内，核力比库仑力大得多核子只对相邻的核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用4）核力具有饱和性自然界中的四种基本相互作用力：万有引力磁力强相互作用力弱相互作用力 由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，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也无济于事，这样的核必然是不稳定的 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 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，都伴随着巨大的能量变化 反之，核子结合成原子核时，也会放出同样多的能量。
这个能量叫做原子核的结合能因此氘核的结合能是2.2Mev结合能可以以光子的形式放出来三、结合能分解：结合：为光子，其能量2.2MeV，反应才能发生由于核子间存在强大的核力，要把原子核拆散成核子，要克服核力做功，必须吸收一定的能量1、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，而是为把原子核分开而需要的能量或者结合成原子核需要放出的能量2、平均结合能（比结合能）（1）定义：平均每个核子的结合能用原子核的结合能除以质量数（核子数）就得到平均结合能说明： 平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定平均结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，也是把原子核分解成自由核子时每个核子平均吸收的能量2）平均结合能与原子核的稳定性从图象上看，哪一种原子的比结合能更大？核子数较小的轻核与核子数较大的重核，平均结合能都比较小，中等核子数的原子核平均结合能较大，表示这些原子核越稳定当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时就可释放核能如一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能四、质量亏损中子的质量 =1.67491027Kg 质子的质量 = 1.67261027Kg 中子和质子的质量和 = 3.34751027Kg 氘核的质量 = 3.34361027Kg 质量差 = 0.00391027Kg 问题分析：质子与中子结合成氘核前后总质量的差异核子结合成原子核时，质量减少。
原子分解为核子时，质量增加可见，核反应前后，总质量并不相等！1、质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和对比爱因斯坦质能方程 E=mc2核子在结合成原子核时出现的质量亏损m，与它们在互相结合过程中放出的能量是否存在某种对应关系呢？质量亏损的思考：E mc2？结论：以上等式确实成立，表明质量亏损与能量变化有着密切的联系说明：E=mc2 的单位问题国际单位: m用“kg” C用“m/s” E用“J”常用单位: m用“u(原子质量单位)” 1u=1.66056610-27kg 1u=931.5MeV (表示1u 的质量变化相当于931.5MeV的能量改变)3、注意事项：核反应过程中: 核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以光子形式释放核能; 原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏当然，2.19MeV的能量的绝对数量并不算大，但这只是组成1个氘核所放出的能量如果组成的是6.021023个氘核时，放出的能量就十分可观了与之相对照的是，使1摩的碳完全燃烧放出的能量为393.5103J折合为每个碳原子在完全燃烧时放出的能量只不过4eV若跟上述核反应中每个原子可能放出的能量相比，两者相差数十万倍核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级. 典例探究A.反应应后氘氘核的质质量一定小于反应应前质质子和中子的质质量和B.反应应前后质质量数不变变，因而质质量不变变C.核子结结合成核时时，一定释释放核能D.光子具有的能量为为例1.中子和质质子结结合成氘氘核，同时释时释 放光子，核反应应方程是 ,下列说说法正确的是（ ）为为核反应应中的质质量亏损损 ACD 。