5.3（課件） 核力與結(jié)合能-2021-2022學(xué)年高二物理備課

5.3核力與結(jié)合能

問題與思考：

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？一、核力與四種基本相互作用1.核力（強(qiáng)相互作用）：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力。特點(diǎn)：與萬有引力和電磁力不同，距離增大時(shí)，強(qiáng)相互作用急劇減小，它的作用范圍只有約10-15m，即原子核的大小，超過這個(gè)界限，這種相互作用實(shí)際上已經(jīng)不存在了，它是短程力。這樣，萬有引力、電磁力和強(qiáng)相互作用分別在不同的尺度上發(fā)揮了作用。（1）萬有引力：引力主要在宏觀和宇宙尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”。是引力使行星繞恒星轉(zhuǎn)動，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，決定了宇宙的現(xiàn)狀和未來。（3）強(qiáng)相互作用：在原子核內(nèi)，強(qiáng)力將核子束縛在一起。（2）電磁力：在原子核外，電磁力使電子和原子核結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體與固體。電磁力和萬有引力都是“長程力”，即它們可以作用到無限遠(yuǎn)的距離，當(dāng)然距離越遠(yuǎn)，力就越小（4）弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子－質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強(qiáng)力更短，為10－18m，作用強(qiáng)度則比電磁力小。一、核力與四種基本相互作用2.四種基本相互作用二、結(jié)合能

氦原子核是由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子憑借核力結(jié)合在一起的，要把它們分開，需要吸收能量。反過來，4個(gè)核子結(jié)合成氦原子核要放出能量。那么，把核子分開需要的能量與核子結(jié)合放出的能量有什么關(guān)系？思考與討論：1.結(jié)合能：當(dāng)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。這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能。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。2.結(jié)合能大小的因素：二、結(jié)合能1.比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比稱為比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。2.注意：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)，外界提供給每個(gè)核子的平均能量。比結(jié)合能結(jié)合能核子數(shù)=3.意義：它反映了一個(gè)原子核穩(wěn)定程度。比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。二、結(jié)合能二、結(jié)合能

不同原子核的比結(jié)合能是不一樣的，右圖是按照實(shí)際測量結(jié)果畫的圖線?？梢钥闯?，中等大小的核的比結(jié)合能最大（平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大），這些核最穩(wěn)定。4.不同原子核的比結(jié)合能圖像：1.質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫作質(zhì)量虧損。三、質(zhì)量虧損2.愛因斯坦已經(jīng)給我們指出了物體的能量與它的質(zhì)量的關(guān)系，即：E＝mc2思考：將一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氘核，能量減小了，是否違反了能量守恒定律？為什么？沒有違反能量守恒定律；減小的這部分能量以γ光子釋放出去。思考：將一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氘核，質(zhì)量減小了，是否違反了質(zhì)量守恒定律？為什么？沒有違反質(zhì)量守恒定律；減小的那部分質(zhì)量等于γ光子的動質(zhì)量。三、質(zhì)量虧損1．某核反應(yīng)方程。已知的質(zhì)量為2.0136u，的質(zhì)量為3.0180u，的質(zhì)量為4.0026u，X的質(zhì)量為1.0087u。則下列說法中正確的是（）A．X是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量 B．X是中子，該反應(yīng)釋放能量C．X是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量 D．X是中子，該反應(yīng)吸收能量B2．關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是()A．原子核的比結(jié)合能等于將其完全分解成自由核子所需能量的最小值B．原子核衰變成α粒子和另一原子核，并釋放出能量，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定小于原來原子核的結(jié)合能C．銫原子核()的結(jié)合能小于鉛原子核()的結(jié)合能D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定CA4．一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，同時(shí)放出γ光子，核反應(yīng)方程是，以下說法中正確的是()A．反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B．反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變C．反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)不變，但會出現(xiàn)質(zhì)量虧損D．γ光子的能量為Δmc2，Δm為反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，c為光在真空中的速度ACD5．下列說法中，正確的是（）A．愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化B．由E=mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊(yùn)藏的能量的量度C．核反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)的“質(zhì)量虧損”是由靜止質(zhì)量變成運(yùn)動質(zhì)量D．因?yàn)樵诤朔磻?yīng)中產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒，系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量并不守恒BC6．對于核力，以下說法正確的是（

）A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是強(qiáng)相互作用的表現(xiàn)，是強(qiáng)力C．核子之間的距離小于0.8×10-15m時(shí)，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會融合在一起D．人們對核力的了解很清楚，特別是在小于0.8×10-15m時(shí)核力的變化規(guī)律更清楚BCBC8．用質(zhì)子轟擊鋰核（）生成兩個(gè)α粒子，以此進(jìn)行有名的驗(yàn)證愛因斯坦質(zhì)能方程的實(shí)驗(yàn)．已知質(zhì)子初動能是0.6MeV，質(zhì)子、α粒子和鋰核的質(zhì)量分別是1.0073u、4.0015u和7.0160u．已知1u相當(dāng)于931.5MeV，則下列敘述中正確的是（