第三節(jié)

核力與核反應(yīng)方程第五章原子與原子核1.核反應(yīng)方程核反應(yīng)方程：原子核在其他粒子（如α粒子、質(zhì)子、中子甚至γ光子）的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程。1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子1932年,盧瑟福的學(xué)生查德威克發(fā)現(xiàn)中子核反應(yīng)與

衰變比較不同點(diǎn)：①核反應(yīng)是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，

需要一定的

裝置和條件才能發(fā)生

②衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理化學(xué)條件的影響相同點(diǎn)：①質(zhì)量數(shù)守恒②電荷數(shù)守恒②動(dòng)量守恒1.核反應(yīng)方程

2.核力及四種基本相互作用【問題1】原子核是由中子和質(zhì)子構(gòu)成的。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質(zhì)子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢?原子核核力（強(qiáng)相互作用，也叫強(qiáng)力）能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力2.核力及四種基本相互作用

核力的特點(diǎn)（1）強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的一種表現(xiàn)，

在原子核尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多。（2）核力是短程力（r~10-15m量級(jí)）①r<0.5×10-15m

時(shí)為

斥力②0.5×10-15m<r<2.0×10-15

m

時(shí)為引力

③2.0×10-15

m<r時(shí)為零（3）核力具有飽和性。

每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用。（4）

核力具有電荷無關(guān)性。2.核力及四種基本相互作用萬有引力使眾多恒星聚在一起形成星團(tuán)強(qiáng)相互作用可以存在于各種核子之間弱相互作用（如原子核的β衰變）電磁相互作用存在于電荷、磁體間3.結(jié)合能

兩個(gè)物體為了結(jié)合而失去能量，如果要把它們分開，還要重新賦予它們能量。+-+-+-電勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能損失補(bǔ)充損失的能量結(jié)合能核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量釋放能量吸收同樣能量自由的核子原子核組成原子核的核子數(shù)，組成原子核的核子數(shù)越多，結(jié)合能越大。3.結(jié)合能【問題2】結(jié)合能越大原子核是不是越難被拆散？即：結(jié)合能的大小能不能反映原子核的穩(wěn)定程度？理解：核子結(jié)合成原子核時(shí)，平均每個(gè)核子所釋放的結(jié)合能，它也等于把原子核拆散成每個(gè)核子時(shí)，外界必須提供給每個(gè)核子的平均能量。意義:它反映了一個(gè)原子核穩(wěn)定程度。平均結(jié)合能越大，核越穩(wěn)定。U-235He-4比結(jié)合能（平均結(jié)合能）結(jié)合能核子數(shù)=3.結(jié)合能

質(zhì)量虧損原子核分解為核子時(shí)，質(zhì)量增加；核子結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量減少；原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和氘核的質(zhì)量

3.3436×10－27Kg

質(zhì)子的質(zhì)量

1.6726×10－27Kg

中子的質(zhì)量

1.6749×10－27Kg釋放2.19MeV能量

吸收2.19MeV能量中子和質(zhì)子的質(zhì)量和3.3475×10－27Kg質(zhì)量差

0.0039×10－27Kg3.結(jié)合能對(duì)質(zhì)能方程的理解①物體具有的能量跟它的質(zhì)量存在著簡單正比關(guān)系。②任何一部分能量也都與一定的質(zhì)量相對(duì)應(yīng)，等于光速平方與質(zhì)量乘積。③物體的質(zhì)量發(fā)生變化，相對(duì)應(yīng)的能量也會(huì)變化。愛因斯坦質(zhì)能方程總能量質(zhì)量光速釋放能量質(zhì)量虧損光速釋放能量質(zhì)量虧損3.結(jié)合能

ΔE=Δmc2

國際單位：常用單位：Δm用“kg”Δm用“u(原子質(zhì)量單位)”c用“m/s”ΔE用“J”ΔE用“uc2”1u=1.6605655×10-27kg1uc2=931.5MeV表示1u的質(zhì)量變化相當(dāng)于931.5MeV的能量改變?chǔ)=Δm×931.5MeV

愛因斯坦質(zhì)能方程將碳12原子質(zhì)量的十二分之一記為原子質(zhì)量單位u電子伏特兆電子伏特千電子伏特碳原子質(zhì)量的叫做原子質(zhì)量單位，用u表示請根據(jù)E=mc2證明：1u相當(dāng)于3.結(jié)合能一個(gè)碳原子的質(zhì)量為

證明：碳原子的摩爾質(zhì)量為所以3.結(jié)合能【問題2】從圖象可看出哪種原子核的比結(jié)合能最大，即最穩(wěn)定？不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)A的變化鐵（Fe）原子核的比結(jié)合能最大中等大小的核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定3.結(jié)合能

物理學(xué)家測過各元素的原子核平均質(zhì)量，其中鐵的原子核平均質(zhì)量最低(原子核平均質(zhì)量圖像類似對(duì)鉤形狀，氫和鈾較高，鐵等中間原子量者較低)所以當(dāng)產(chǎn)生重核裂變和輕核聚變時(shí)，都會(huì)使所得新原子核的原子核平均質(zhì)量降低進(jìn)而產(chǎn)生質(zhì)量虧損，釋放大量能量。核子的平均質(zhì)量原子核的質(zhì)量核子數(shù)=原子核的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系核子平均質(zhì)量FDCEFeBAZO平均結(jié)合能ZOACFEDBFe不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)A的變化3.結(jié)合能【例3—三維設(shè)計(jì)P117】如圖為原子核的比結(jié)合能曲線。根據(jù)該曲線，下列說法正確的是A．

核比

核更穩(wěn)定B．

核的結(jié)合能約為7MeVC．兩個(gè)

核結(jié)合成

核時(shí)釋放能量D．質(zhì)量數(shù)越大的原子核越穩(wěn)定C【例4】如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，其中元素A、B、C對(duì)應(yīng)的原子序數(shù)、核子數(shù)、平均質(zhì)量分別為ZA、ZB、ZC，nA、nB、nC，和mA、mB、mC，下列說法中正確的是A．若A分裂成B和C，一定釋放核能B．若A分裂成B和C，一定吸收核能C．若A分裂成B和C，一定釋放核能D．若A分裂成B和C，不能確定是吸收，還是釋放能量核子平均質(zhì)量C3.結(jié)合能

【例5—2021年海南高考】1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進(jìn)行人工核蛻變實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實(shí)驗(yàn)中，鋰原子核俘獲一個(gè)質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€(gè)原子核，核反應(yīng)方程為

。已

知

、

、