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一個易疏忽的問題
一個易疏忽的問題 在競賽輔導(dǎo)中，我們出了這樣一道題：氦原子的質(zhì)量為４．００２６０３ｕ，電子的質(zhì)量ｍｅ＝５．４８６×１０－４ｕ，質(zhì)子的質(zhì)量ｍｐ＝１．００７２７６ｕ，中子的質(zhì)量ｍｎ＝１．００８６６５ｕ，則氦原子核的平均結(jié)合能約為ＭｅＶ．（已知１ｕ＝９３１ＭｅＶ，計算結(jié)果取三位有效數(shù)字） 這道題有９０％的學(xué)生得出的結(jié)果為６．８１ＭｅＶ，他們的解法如下： 中子和質(zhì)子結(jié)合成氦原子核時的質(zhì)量虧損為 Δｍ＝２（ｍｐ＋ｍｎ）－４．００２６０３ｕ＝０．０２９２７９ｕ． 根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程ΔＥ＝Δｍｃ２ΔＥ＝２７．２５８７４９ＭｅＶ 平均結(jié)合能為：ΔＥ／４≈６．８１ＭｅＶ． 這個結(jié)論是錯誤的，正確的解法應(yīng)為：Δｍ＝２（ｍｐ＋ｍｎ）－（ｍＨｅ－２ｍｅ） ＝０．０３０３７６２ｕ ΔＥ＝２８．２８０２４２２ ＭｅＶΔＥ／４≈７．０７ＭｅＶ． 錯誤的原因是，很多教師在講“核能”這一節(jié)時，沒有把“質(zhì)量虧損”的定義講清，造成學(xué)生在理解和應(yīng)用上出現(xiàn)錯誤．必修本第二冊Ｐ２８３對質(zhì)量虧損的定義是：組成·原·子·核的核子的質(zhì)量與·原·子·核的質(zhì)量之差叫做核的質(zhì)量虧損．即質(zhì)量虧損是指原子核的質(zhì)量虧損而不是原子的質(zhì)量虧損．由于課本上的習(xí)題，如Ｐ２８４（２）（３）、Ｐ２９６（６）（７）都是用原子的質(zhì)量或原子量來代替原子核的質(zhì)量來計算質(zhì)量虧損的．學(xué)生在做題的過程中不自覺地形成了一種思維定勢，認為原子的質(zhì)量就是原子核的質(zhì)量，所有計算原子核的質(zhì)量虧損，都用各自原子的質(zhì)量來計算．此時，教師若不注意提醒和糾正，學(xué)生勢必走入誤區(qū)，造成上面計算的錯誤．事實上，教材在這個方面已有提醒，在課本Ｐ２８４（２）題后面有這樣一段話：在計算中可以用碳原子的質(zhì)量代替碳原子核的質(zhì)量，用氫原子的質(zhì)量代替質(zhì)子的質(zhì)量，因為電子的質(zhì)量可以在相減過程中消去．可見，課本上的這種代替是由于電子的質(zhì)量可以在相減中消去，課本上面的幾個練習(xí)題都是如此．若在相減過程中電子的質(zhì)量不能消去，如本文前面所舉例的題目，計算原子核的質(zhì)量虧損時用原子質(zhì)量減原子核（或核子）質(zhì)量時，電子質(zhì)量在相減過程中不能消去，那么就應(yīng)用原子質(zhì)量減去相應(yīng)電子的質(zhì)量而得到原子核的質(zhì)量． 另外，由于原子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量差別不大，如果題目交代了用原子的質(zhì)量近似地代替原子核的質(zhì)量，我們也可以不考慮電子質(zhì)量的影響，但必須在概念上搞清楚．
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