人教版高中《物理》第三冊(必修加選修)第72面中關于“質量虧損”的概念是這樣定義的:組成原子核的質子與中子的質量之和與原子核質量的差叫做質量虧損。即質量虧損是指原子核的質量虧損而不是原子的質量虧損。而在課后第73面的習題(2)、(3)以及第78面的習題(3)中都是用原子的質量代替原子核的質量來計算質量虧損的,只是在第73面習題(3)中提到計算中可以用原子的質量代替原子核的質量,因為電子的質量可以在相減的過程中消去。而這三個題目中電子的質量都可以在相減中消去,在其他資料中許多題目也是這樣處理的。
筆者認為教師在這里必須給學生講清楚,如果計算質量虧損時用原子的質量減原子核(或核子)的質量時,電子質量在相減的過程中能消去,就可以用原子的質量代替原子核的質量;如果不能消去,就不能代替。當然,由于電子的質量很小,原子的質量與原子核的質量差別不大,如果題目說明了用原子的質量近似地代替原子核的質量,我們就不用考慮電子質量的影響。例如,有如下一道習題:
氦原子的質量為4.002 603 u,電子的質量為0.000 548 6u,質子的質量為1.007 276 u,中子的質量為1.008 665 u,則質子和中子結合成氦原子核時釋放的能量為多少?(已知1u=931.5MeV,計算結果取三位有效數(shù)字。)
這道題有許多的學生得出錯誤的結果,解法如下:
中子和質子結合成氦原子核時的質量虧損為△m=2×(1.007 276 u+1.008 665 u)-4.002 603 u=0.029 279 u。根據(jù)愛因斯坦的質能方程,有
在本題中由于用原子的質量代替原子核的質量,所以造成結果錯誤。本題的正確解法是:
中子和質子結合成氦原子核時的質量虧損為△m=2×(1.007 276 u+1.008 665 u)-(4.002 603 u+2×0.000 548 6u)=0.028 181 8u,根據(jù)愛因斯坦的質能方程得