第一篇：高三物理教案 原子核衰變及半衰期

高三物理教案 原子核衰變及半衰期

原子核衰變及半衰期

新課標要求

1、知識與技能

(1)了解天然放射現象及其規律;

(2)知道三種射線的本質，以及如何利用磁場區分它們;

(3)知道放射現象的實質是原子核的衰變;

(4)知道兩種衰變的基本性質，并掌握原子核的衰變規律;

(5)理解半衰期的概念。

2、過程與方法

(1)能夠熟練運用核衰變的規律寫出核的衰變方程式;(2)能夠利用半衰期來進行簡單計算(課后自學)。

(3)通過觀察，思考，討論，初步學會探究的方法;

(4)通過對知識的理解，培養自學和歸納能力。

3、情感、態度與價值觀

(1)樹立正確的，嚴謹的科學研究態度;

(2)樹立辨證唯物主義的科學觀和世界觀。

教學重點：天然放射現象及其規律，原子核的衰變規律及半衰期。

教學難點：知道三種射線的本質，以及如何利用磁場區分它們及半衰期描述的對象。

教學方法：教師啟發、引導，學生討論、交流。

教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備(一)引入新課

本節課我們來學習新的一章：原子核。本章主要介紹了核物理的一些初步知識，核物理研究的是原子核的組成及其變化規律，是微觀世界的現象。讓我們走進微觀世界，一起探索其中的奧秘!我們已經知道原子由原子核與核外電子組成。

那原子核內部又是什么結構呢?原子核是否可以再分呢?它是由什么微粒組成?用什么方法來研究原子核呢?

人類認識原子核的復雜結構和它的變化規律，是從發現天然放射現象開始的，1896年，法國物理學家貝克勒爾發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光。居里和居里夫人在貝克勒爾的建議下，對鈾和鈾的各種礦石進行了深入研究，又發現了發射性更強的新元素。其中一種，為了紀念她的祖國波蘭而命名為釙(Po)，另一種命名為鐳(Ra)。

(二)進行新課

1、天然放射現象(1)物質發射射線的性質稱為放射性(radioactivity)。元素這種自發的放出射線的現象叫做天然放射現象，具有放射性的元素稱為放射性元素。

(2)放射性不是少數幾種元素才有的，研究發現，原子序數大于82的所有元素，都能自發的放出射線，原子序數小于83的元素，有的也具有放射性。

2、射線到底是什么

那這些射線到底是什么呢?把放射源放入由鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細細的一束。在射線經過的空間施加磁場，發現射線如圖所示：(投影)

思考與討論：

①你觀察到了什么現象?為什么會有這樣的現象?

②如果 射線，射線都是帶電粒子流的話，根據圖判斷，他們分別帶什么電荷。

③如果不用磁場判斷，還可以用什么方法判斷三種射線的帶電性質?

①射線分成三束，射線在磁場中發生偏轉，是受到力的作用。這個力是洛倫茲力，說明其中的兩束射線是帶電粒子。

②根據左手定則，可以判斷 射線都是正電荷，射線是負電荷。

③帶電粒子在電場中要受電場力作用，可以加一偏轉電場，也能判斷三種射線的帶電性質，如圖：

我們已經研究了這三種射線的帶電性質，那么這些射線還有哪些性質呢?請同學們閱讀課文后填寫表格。看書總結。

小結：

①實驗發現：元素具有放射性是由原子核本身的因素決定的，跟原子所處的物理或化學狀態無關。不管該元素是以單質的形式存在，還是和其他元素形成化合物，或者對它施加壓力，或者升高它的溫度，它都具有放射性。

②三種射線都是高速運動的粒子，能量很高，都來自于原子核內部，這也使我們認識到原子核蘊藏有巨大的核能，原子核內也有其復雜的結構。

例題：下列說法正確的是()

A.射線粒子和電子是兩種不同的粒子 B.紅外線的波長比X射線的波長長

3、原子核的衰變

(1)原子核的衰變

原子核放出或粒子，由于核電荷數變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。我們把這種變化稱為原子核的衰變。一種物質變成另一種物質。

(2)衰變

鈾238核放出一個粒子后，核的質量數減少4，核電荷數減少2，變成新核--釷234核。那這種放出粒子的衰變叫做衰變。這個過程可以用衰變方程式來表示：23892U23490Th+42He

(3)衰變方程式遵守的規律

第一、質量數守恒

第二、核電荷數守恒

衰變規律：AZXA-4Z-2Y+42He(4)衰變

釷234核也具有放射性，它能放出一個粒子而變成23491Pa(鏷)，那它進行的是衰變，請同學們寫出釷234核的衰變方程式?粒子用0-1e表示。

釷234核的衰變方程式： 23490Th23491Pa+0-1e

衰變前后核電荷數、質量數都守恒，新核的質量數不會改變但核電荷數應加1

衰變規律：AZXAZ+1Y+0-1e 提問：衰變如果按衰變方程式的規律來寫的話應該沒有問題，但并不象衰變那樣容易理解，因為核電荷數要增加，學生會問為什么會增加?哪來的電子?

原子核內雖然沒有電子，但核內的的質子和中子是可以相互轉化的。當核內的中子轉化為質子時同時要產生一個電子：10n11H+0-1e 這個電子從核內釋放出來，就形成了衰變。可以看出新核少了一個中子，卻增加了一個質子，并放出一個電子。

(5)射線

是由于原子核在發生衰變和衰變時原子核受激發而產生的光(能量)輻射，通常是伴隨射線和射線而產生。射線的本質是能量。理解射線的本質，不能單獨發生。

4、半衰期

提問：閱讀教材半衰期部分放射性元素的衰變的快慢有什么規律?用什么物理量描述?這種描述的對象是誰?

氡的衰變圖的投影：

m/m0=(1/2)n

學生交流閱讀體會：

(1)氡每隔3.8天質量就減少一半。

(2)用半衰期來表示。

(3)大量的氡核。

總結：半衰期表示放射性元素的衰變的快慢;放射性元素的原子核，有半數發生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期;半衰期描述的對象是大量的原子核，不是個別原子核，這是一個統計規律。

例如：物理上的概率問題

(拋硬幣)將1萬枚硬幣拋在地上，那正反兩面的個數大概為5000對5000，但就某個硬幣來看要么是正面，要么是反面。這個事實告訴我們統計規律的對象僅僅對大量事實適用，對個別不適用。

元素的半衰期反映的是原子核內部的性質，與原子所處的化學狀態和外部條件無關。簡單介紹：

鐳226氡222的半衰期為1620年

鈾238釷234的半衰期為4.5億年

說明：一種元素的半衰期與這種元素是以單質形式還是以化合物形式存在，或者加壓，增溫均不會改變。

教師給出課堂鞏固練習題

例1：配平下列衰變方程

23492U23090Th+(42He)

23490U23491Pa+(0-1e)

例2：釷232(23290Th)經過________次衰變和________次衰變，最后成為鉛208(20882Pb)分析：因為衰變改變原子核的質量數而衰變不能，所以應先從判斷衰變次數入手：

衰變次數= =6

每經過1次衰變，原子核失去2個基本電荷，那么，釷核經過6次衰變后剩余的電荷數與鉛核實際的電荷數之差，決定了衰變次數：

衰變次數= =4

第二篇：高三物理教案 光電效應

高三物理教案 光電效應

光電效應

三維教學目標

1、知識與技能

(1)通過實驗了解光電效應的實驗規律。

(2)知道愛因斯坦光電效應方程以及意義。

(3)了解康普頓效應，了解光子的動量

2、過程與方法：經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。

3、情感、態度與價值觀：領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。

教學重點：光電效應的實驗規律

教學難點：愛因斯坦光電效應方程以及意義

教學方法：教師啟發、引導，學生討論、交流。

教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備

(一)引入新課

回顧前面的學習，總結人類對光的本性的認識的發展過程?

(多媒體投影，見課件。)光的干涉、衍射現象說明光是電磁波，光的偏振現象進一步說明光還是橫波。19世紀60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質。然而，出人意料的是，正當人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發現了用波動說無法解釋的新現象光電效應現象。對這一現象及其他相關問題的研究，使得人們對光的又一本質性認識得到了發展。

(二)進行新課

1、光電效應

實驗演示1：(課件輔助講述)用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連)，使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。上述實驗說明了什么?(表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電)

概念：在光(包括不可見光)的照射下，從物體發射電子的現象叫做光電效應。發射出來的電子叫做光電子。

2、光電效應的實驗規律

(1)光電效應實驗

如圖所示，光線經石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。光電子在電場作用下形成光電流。

概念：遏止電壓，將換向開關反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。當 K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當電壓達到某一值 Uc 時，光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。根據動能定理，有：

(2)光電效應實驗規律

① 光電流與光強的關系：飽和光電流強度與入射光強度成正比。

② 截止頻率c----極限頻率，對于每種金屬材料，都相應的有一確定的截止頻率c，當入射光頻率c 時，電子才能逸出金屬表面;當入射光頻率c時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。

③ 光電效應是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間10-9s。

3、光電效應解釋中的疑難

經典理論無法解釋光電效應的實驗結果。

經典理論認為，按照經典電磁理論，入射光的光強越大，光波的電場強度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應該越大。也就是說，光電子的能量應該隨著光強度的增加而增大，不應該與入射光的頻率有關，更不應該有什么截止頻率。

光電效應實驗表明：飽和電流不僅與光強有關而且與頻率有關，光電子初動能也與頻率有關。只要頻率高于極限頻率，即使光強很弱也有光電流;頻率低于極限頻率時，無論光強再大也沒有光電流。

光電效應具有瞬時性。而經典認為光能量分布在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。

為了解釋光電效應，愛因斯坦在能量子假說的基礎上提出光子理論，提出了光量子假設。

4、愛因斯坦的光量子假設

(1)內容

光不僅在發射和吸收時以能量為h的微粒形式出現，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為 的光是由大量能量為 E =h的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運動。

(2)愛因斯坦光電效應方程

在光電效應中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變為光電子逸出后的動能 Ek。由能量守恒可得出：

W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功。Wk為光電子的最大初動能。

(3)愛因斯坦對光電效應的解釋

①光強大，光子數多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。

②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。

③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關系

④從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極限頻率： 愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。

5、光電效應理論的驗證

美國物理學家密立根，花了十年時間做了光電效應實驗，結果在1915年證實了愛因斯坦光電效應方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了光量子理論的正確。

6、展示演示文稿資料：愛因斯坦和密立根

由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應的實驗規律，榮獲1921年諾貝爾物理學獎。

密立根由于研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎。

光電效應在近代技術中的應用

(1)光控繼電器 可以用于自動控制，自動計數、自動報警、自動跟蹤等。

(2)光電倍增管

可對微弱光線進行放大，可使光電流放大105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。

第三篇：高三物理教案：光電效應

高三物理教案：光電效應

【摘要】鑒于大家對查字典物理網十分關注，小編在此為大家搜集整理了此文高三物理教案：光電效應，供大家參考!

本文題目：高三物理教案：光電效應

光量子(光子)：E=h

實驗結論 光子說的解釋

1、每種金屬都有一個極限頻率入射光的頻率必須大于這個頻率才能產生光電效應 電子從金屬表面逸出，首先須克服金屬原子核的引力做功(逸出功W)，要使入射光子的能量不小于W，對應頻率 即是極限頻率。

2、光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率增大而增大 電子吸收光子能量后，只有直接從金屬表面飛出的光電子，才具有最大初動能即：

3、入射光照射到金屬板上時光電子的發射機率是瞬時的，一般不會超過10-9S 光照射金屬時，電子吸收一個光子(形成光電子)的能量后，動能立即增大，不需要積累能量的過程。

4、當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流強度與入射光強度成正比 當入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強，單位時間內入射到金屬表面的光子數越多，產生的光電子數越多，射出的光電子作定向移動時形成的光電流越大。

(1)產生光電效應的條件：①極;②hW

(2)發生光電效應后，入射光的強度與產生的光電流成正比。

(3)光電效應方程 ,W=h

(4)光電管的應用

能級

一、核式結構模型與經典物理的矛盾

(1)根據經典物理的觀點推斷：①在軌道上運動的電子帶有電荷，運動中要輻射電磁波。②電子損失能量，它的軌道半徑會變小，最終落到原子核上。

③由于電子軌道的變化是連續的，輻射的電磁波的頻率也會連續變化。

事實上：①原子是穩定的;②輻射的電磁波頻率也只是某些確定值。

二、玻爾理論

①軌道量子化：電子繞核運動的軌道半徑只能是某些分立的數值。對應的氫原子的軌道半徑為：rn=n2r1(n=1,2,3,)，r1=0.5310-10m。

②能量狀態量子化：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，這些狀態的能量值叫能級，能量最低的狀態叫基態，其它狀態叫激發態。原子處于稱為定態的能量狀態時,雖然電子做加速運動,但并不向外輻射能量.氫原子的各能量值為： ③躍遷假說：原子從一種定態躍遷到另一種定態要輻射(或吸收)一定頻率的光子，即：h=Em-En

三、光子的發射和吸收

(1)原子處于基態時最穩定，處于較高能級時會自發地向低能級躍遷，經過一次或幾次躍遷到達基態，躍遷時以光子的形式放出能量。

(2)原子在始末兩個能級Em和Enn)間躍遷時發射光子的頻率為，其大小可由下式決定：h=Em-En。

(3)如果原子吸收一定頻率的光子，原子得到能量后則從低能級向高能級躍遷。

(4)原子處于第n能級時，可能觀測到的不同波長種類N為：

考點分析：

考點：波爾理論：定態假設;軌道假設;躍遷假設。

考點：h=Em-En

考點：原子處于第n能級時，可能觀測到的不同波長種類N為：

考點：原子的能量包括電子的動能和電勢能(電勢能為電子和原子共有)即：原子的能量En=EKn+EPn.軌道越低，電子的動能越大，但勢能更小，原子的能量變小。

電子的動能：，r越小，EK越大。

原子物理

一、原子的核式結構

二、天然放射現象、衰變

衰變次數的計算方法：根據質量數的變化計算次數，其次數n=質量數的變化量/4;根據電荷數的變化，計算衰變次數。中子數的變化量=2衰變次數+衰變次數。

三、半衰期的計算 半衰期計算公式:;m為剩余質量;mO為原有質量;t為衰變時間;為半衰期。

四、核反應方程

五、核能的計算

核反應釋放的核能：

E=mc2或E=m931.5Mev

第四篇：高三物理教案：動量守恒教案

高三物理教案：動量守恒教案

動量

1、動量:運動物體的質量和速度的乘積叫做動量.是矢量,方向與速度方向相同;動量的合成與分解,按平行四邊形法則、三角形法則.是狀態量;通常說物體的動量是指運動物體某一時刻的動量,計算物體此時的動量應取這一時刻的瞬時速度。是相對量;物體的動量亦與參照物的選取有關,常情況下,指相對地面的動量。單位是kg

2、動量和動能的區別和聯系

①動量的大小與速度大小成正比,動能的大小與速度的大小平方成正比。即動量相同而質量不同的物體,其動能不同;動能相同而質量不同的物體其動量不同。

②動量是矢量,而動能是標量。因此,物體的動量變化時,其動能不一定變化;而物體的動能變化時,其動量一定變化。

③因動量是矢量,故引起動量變化的原因也是矢量,即物體受到外力的沖量;動能是標量,引起動能變化的原因亦是標量,即外力對物體做功。

④動量和動能都與物體的質量和速度有關,兩者從不同的角度描述了運動物體的特性,且二者大小間存在關系式:P2=2mEk

3、動量的變化及其計算方法

動量的變化是指物體末態的動量減去初態的動量,是矢量,對應于某一過程(或某一段時間),是一個非常重要的物理量,其計算方法:

(1)P=Pt一P0,主要計算P0、Pt在一條直線上的情況。

(2)利用動量定理 P=Ft,通常用來解決P0、Pt;不在一條直線上或F為恒力的情況。

二、沖量

1、沖量:力和力的作用時間的乘積叫做該力的沖量.是矢量,如果在力的作用時間內,力的方向不變,則力的方向就是沖量的方向;沖量的合成與分解,按平行四邊形法則與三角形法則.沖量不僅由力的決定,還由力的作用時間決定。而力和時間都跟參照物的選擇無關,所以力的沖量也與參照物的選擇無關。單位是N

2、沖量的計算方法

(1)I=Ft.采用定義式直接計算、主要解決恒力的沖量計算問題。

(2)利用動量定理 Ft=P.主要解決變力的沖量計算問題,但要注意上式中F為合外力(或某一方向上的合外力)。

三、動量定理

1、動量定理:物體受到合外力的沖量等于物體動量的變化.Ft=mv/一mv或 Ft=p/-p;該定理由牛頓第二定律推導出來:(質點m在短時間t內受合力為F合,合力的沖量是F合質點的初、未動量是 mv0、mvt,動量的變化量是P=(mv)=mvt-mv0.根據動量定理得:F合=(mv)/t)

2.單位:牛秒與千克米/秒統一:l千克米/秒=1千克米/秒2秒=牛

3.理解:(1)上式中F為研究對象所受的包括重力在內的所有外力的合力。

(2)動量定理中的沖量和動量都是矢量。定理的表達式為一矢量式,等號的兩邊不但大小相同,而且方向相同,在高中階段,動量定理的應用只限于一維的情況。這時可規定一個正方向,注意力和速度的正負,這樣就把大量運算轉化為代數運算。

(3)動量定理的研究對象一般是單個質點。求變力的沖量時,可借助動量定理求,不可直接用沖量定義式.4.應用動量定理的思路:

(1)明確研究對象和受力的時間(明確質量m和時間t);

(2)分析對象受力和對象初、末速度(明確沖量I合,和初、未動量P0,Pt);

(3)規定正方向,目的是將矢量運算轉化為代數運算;(4)根據動量定理列方程

(5)解方程。

四、動量定理應用的注意事項

1.動量定理的研究對象是單個物體或可看作單個物體的系統,當研究對象為物體系時,物體系的總動量的增量等于相應時間內物體系所受外力的合力的沖量,所謂物體系總動量的增量是指系統內各個的體動量變化量的矢量和。而物體系所受的合外力的沖量是把系統內各個物體所受的一切外力的沖量的矢量和。

2.動量定理公式中的F是研究對象所受的包括重力在內的所有外力的合力。它可以是恒力,也可以是變力。當合外力為變力時F則是合外力對作用時間的平均值。

3.動量定理公式中的(mv)是研究對象的動量的增量,是過程終態的動量減去過程始態的動量(要考慮方向),切不能顛倒始、終態的順序。

4.動量定理公式中的等號表明合外力的沖量與研究對象的動量增量的數值相等,方向一致,單位相同。但考生不能認為合外力的沖量就是動量的增量,合外力的沖量是導致研究對象運動改變的外因,而動量的增量卻是研究對象受外部沖量作用后的必然結果。

5.用動量定理解題,只能選取地球或相對地球做勻速直線運動的物體做參照物。忽視沖量和動量的方向性,造成I與P正負取值的混亂,或忽視動量的相對性,選取相對地球做變速運動的物體做參照物,是解題錯誤的常見情況。

第五篇：高三物理教案 核力與核能

高三物理教案 核力與核能

核力與核能

三維教學目標

1、知識與技能

(1)知道核力的概念、特點及自然界存在的四種基本相互作用;

(2)知道穩定原子核中質子與中子的比例隨著原子序數的增大而減小;

(3)理解結合能的概念，知道核反應中的質量虧損;

(4)知道愛因斯坦的質能方程，理解質量與能量的關系。

2、過程與方法

(1)會根據質能方程和質量虧損的概念計算核反應中釋放的核能;

(2)培養學生的理解能力、推理能力、及物理計算能力。

3、情感、態度與價值觀

(1)使學生樹立起實踐是檢驗真理的標準、科學理論對實踐有著指導和預見作用的能力;

(2)認識開發和利用核能對解決人類能源危機的重要意義。

教學重點：質量虧損及愛因斯坦的質能方程的理解。

教學難點：結合能的概念、愛因斯坦的質能方程、質量與能量的關系。

教學方法：教師啟發、引導，學生討論、交流。

教學用具：多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。

(一)引入新課 提問1：氦原子核中有兩個質子，質子質量為mp=1.6710-27kg，帶電量為元電荷e=1.610-19C，原子核的直徑的數量級為10-15m，那么兩個質子之間的庫侖斥力與萬有引力兩者相差多少倍?(兩者相差1036倍)

提問2：在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質子之間的庫侖斥力為萬有引力的1036倍，那么質子為什么能擠在一起而不飛散?會不會在原子核中有一種過去不知道的力，把核子束縛在一起了呢?今天就來學習這方面的內容。

(二)進行新課

1、核力與四種基本相互作用

提示：20世紀初人們只知道自然界存在著兩種力：一種是萬有引力，另一種是電磁力(庫侖力是一種電磁力)。在相同的距離上，這兩種力的強度差別很大。電磁力大約要比萬有引力強1036倍。

基于這兩種力的性質，原子核中的質子要靠自身的引力來抗衡相互間的庫侖斥力是不可能的。核物理學家猜想，原子核里的核子間有第三種相互作用存在，即存在著一種核力，是核力把核子緊緊地束縛在核內，形成穩定的原子核，后來的實驗證實了科學家的猜測。

提問1：那么核力有怎樣特點呢?

(1)核力特點：

第一、核力是強相互作用(強力)的一種表現。

第二、核力是短程力，作用范圍在1.510-15 m之內。

第三、核力存在于核子之間，每個核子只跟相鄰的核子發生核力作用，這種性質稱為核力的飽和性。

總結：除核力外，核物理學家還在原子核內發現了自然界的第四種相互作用弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核衰變的原因，即引起中子轉變質子的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強力更短，為10-18m，作用強度則比電磁力小。

(2)四種基本相互作用力： 弱力、強力、電磁力、引力和分別在不同的尺度上發揮作用：

①弱力(弱相互作用)：弱相互作用是引起原子核衰變的原因短程力;

②強力(強相互作用)：在原子核內，強力將核子束縛在一起短程力;

③電磁力：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原了結合成分子，使分子結合成液 體和固體長程力;

④引力：引力主要在宏觀和宇觀尺度上獨領風騷。是引力使行星繞著恒星轉，并且聯系著星系團，決定著宇宙的現狀長程力。

2、原子核中質子與中子的比例

隨著原子序數的增加，穩定原子核中的中子數大于質子數。

思考：隨著原子序數的增加，穩定原子核中的質子數和中子數有怎樣的關系?(隨著原子序數的增加，較輕的原子核質子數與中子數大致相等，但對于較重的原子核中子數大于質子數，越重的元素，兩者相差越多)

思考：為什么隨著原子序數的增加，穩定原子核中的中子數大于質子數?

提示：學生從電磁力和核力的作用范圍去考慮。

總結：

若質子與中子成對地人工構建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會減小，但核力減小得更快。所以當原子核增大到一定程度時，相距較遠的質子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩定了;

若只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩定，所以穩定的重原子核中子數要比質子數多。

由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，一些核子間的距離會大到其間恨本沒有核力的作用，這時候再增加中子，形成的核也一定是不穩定的。因此只有200多種穩定的原子核長久地留了下來。

3、結合能

由于核子間存在著強大的核力，原子核是一個堅固的集合體。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，或者需要巨大的能量。例如用強大的光子照射氘核，可以使它分解為一個質子和一個中子。

從實驗知道只有當光子能量等于或大于2.22MeV時，這個反應才會發生。相反的過程一個質子和一個中子結合成氘核，要放出2.22MeV的能量。這表明要把原子核分開成核子要吸收能量，核子結合成原子核要放出能量，這個能量叫做原子核的結合能。

原子核越大，它的結合能越高，因此有意義的是它的結合能與核子數之比，稱做比結合能，也叫平均結合能。比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩定。

那么如何求原子核的結合能呢?愛因斯坦從相對論得出了物體能量與它的質量的關系，指出了求原子核的結合能的方法。

4、質量虧損

(1)質量虧損

科學家研究證明在核反應中原子核的總質量并不相等，例如精確計算表明：氘核的質量比一個中子和一個質子的質量之和要小一些，這種現象叫做質量虧損，質量虧損只有在核反應中才能明顯的表現出來。

回顧質量、能量的定義、單位，向學生指出質量不是能量、能量也不是質量，質量不能轉化能量，能量也不能轉化質量，質量只是物體具有能量多少及能量轉變多少的一種量度。

(2)愛因斯坦質能方程： E=mc2

相對論指出，物體的能量(E)和質量(m)之間存在著密切的關系，即E=mc2式中，c為真空中的光速。愛因斯坦質能方程表明：物體所具有的能量跟它的質量成正比。由于c2這個數值十分巨大，因而物體的能量是十分可觀的。

(3)核反應中由于質量虧損而釋放的能量：△E=△m c2

物體貯藏著巨大的能量是不容置疑的，但是如何使這樣巨大的能量釋放出來?從愛因斯坦質能方程同樣可以得出，物體的能量變化△E與物體的質量變化△m的關系：△E=mc2

單個的質子、中子的質量已經精確測定。用質譜儀或其他儀器測定某種原子核的質量，與同等數量的質子、中子的質量之和相比較，看一看兩條途徑得到的質量之差，就能推知原子核的結合能。

說明：

①物體的質量包括靜止質量和運動質量，質量虧損指的是靜止質量的減少，減少的靜止質量轉化為和輻射能量有關的運動質量。

②質量虧損并不是這部分質量消失或轉變為能量，只是靜止質量的減少。

③在核反應中仍然遵守質量守恒定律、能量守恒定律。

④質量只是物體具有能量多少及能量轉變多少的一種量度。

閱讀原子核的比結合能，指出中等大小的核的比結合能最大(平均每個核子的質量虧損最大)，這些核最穩定。另一方面如果使較重的核分裂成中等大小的核，或者把較小的核合并成中等大小的核，核子的比結合能都會增加，這樣可以釋放能量供人使用。

鞏固練習

已知：1個質子的質量mp=1.007 277u，1個中子的質量mn=1.008 665u.氦核的質量為4.001 509 u.這里u表示原子質量單位，1 u=1.660 56610-27 kg.由上述數值，計算2個質子和2個中子結合成氦核時釋放的能量。(28.3MeV)