核力與結合能 高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

5.3核力與結合能1.了解四種基本相互作用，知道核力的特點．2．認識原子核的結合能及質量虧損，并能應用質能方程進行計算3．能簡單解釋輕核和重核內中子數、質子數具有不同比例的原因學習目標

引入新課

原子核是由中子和質子構成的。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢？質子相互間距r的數量級為10-15m；質子質量m的數量級為10-27kg，質子電量e的數量級為10-19C；萬有引力常量G的數量級為10-11，靜電力常量k的數量級為109。估算庫侖力與萬有引力之比？猜想：萬有引力？

原子核中的質子要靠自身的萬有引力來抗衡相互間的庫侖力是不可能的。

在核子之間一定存在著第三種力，把核子束縛在核內，形成穩(wěn)定的原子核。一、核力與四種基本相互作用1、引力相互作用

引力是自然界的一種基本相互作用，地面物體所受的重力只是引力在地球表面附近的一種表現。2.電磁相互作用電荷間的相互作用、磁體間的相互作用相互作用都是電磁相互作用宏觀物體之間的壓力、拉力、彈力、支持力等等，都起源于這些電荷之間的電磁相互作用。

原子核中的核子之間存在一種很強的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結合在一起，形成穩(wěn)定的原子核。pnnppn3.

強相互作用(1)定義：能夠把核中的各種核子聯系在一起的強大的力叫做核力。(2)特點

①核力是強相互作用(強力)的一種表現。在原子核尺度內，核力比庫侖力大得多。

②核力是短程力。約在10-15m數量級時起作用，距離大于0.8×10-15m時為引力,距離為10×10-15m時

核力幾乎消失，距離小于0.8×10-15m時為斥力，因此核子不會融合在一起。

③核力與電荷無關。核力與核子電荷無關。

④核力具有飽和性。每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質稱之為核力的飽和性。4、弱相互作用在某些放射現象中起作用的另一種基本相互作用

弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子---質子轉變的原因。短程力：約在10-18m量級時起作用核力與四種基本相互作用1.四種基本相互作用：①引力相互作用：萬有引力萬有引力把行星和恒星聚在一起，組成太陽系、銀河系和其他星系；地面物體所受的重力只是引力在地球表面附近的一種表現。②電磁相互作用：電磁力宏觀物體之間的壓力、拉力、彈力、支持力等等，都起源于這些電荷之間的電磁相互作用。同樣距離的情況下比萬有引力強1035倍。③強相互作用：核力、強力原子核中的核子之間存在一種很強的相互作用，它使得核子緊密地結合在一起，形成穩(wěn)定的原子核。強相互作用的作用范圍只有約10-15m，只有相鄰核子之間才有強相互作用。④弱相互作用：弱力弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質子轉變的原因。弱相互作用力程比強相互作用更短，只有10-18m。長程力短程力二、結合能→引力勢能→動能→內能損失能量補充能量

自由核子形成原子核所釋放的能量，或者原子核重新分為自由核子，需要吸收的能量，叫做原子核的結合能。損失能量兩很遠的物體1.結合能：當核子結合成原子核時要放出一定能量；原子核分解成核子時，要吸收同樣的能量。這個能量叫做原子核的結合能。組成原子核的核子數，組成原子核的核子數越多，結合能越大。2.結合能大小的因素：二、結合能1.比結合能：原子核的結合能與核子數之比稱為比結合能，也叫平均結合能。2.注意：核子結合成原子核時，平均每個核子所釋放的結合能，它也等于把原子核拆散成每個核子時，外界提供給每個核子的平均能量。比結合能結合能核子數=3.意義：它反映了一個原子核穩(wěn)定程度。比結合能越大，原子核越穩(wěn)定。二、結合能二、結合能

不同原子核的比結合能是不一樣的，右圖是按照實際測量結果畫的圖線?？梢钥闯?，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(wěn)定。4.不同原子核的比結合能圖像：

氦原子核是由兩個質子和兩個中子憑借核力結合在一起的，要把它們分開，需要吸收能量。反過來，4個核子結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合放出的能量有什么關系？思考與討論：思考：如果結合能越大，就說明把原子核分開，所需要的能量越大，是不是就意味著原子核越穩(wěn)定嗎？原子核越大→核子個數越多→但不能說明它穩(wěn)定平均到每一個核子的結合能大小來反應原子核的穩(wěn)定性?！Y合能越大結合能核子數比結合能=Fe

比結合能核子結合成原子核時，平均每個核子所釋放的結合能，它也等于把原子核拆散成每個核子時，外界提供給每個核子的平均能量。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(wěn)定．中等大小的核的比結合能最大，最穩(wěn)定．三質量虧損組成原子核的核子的總質量與新原子核的質量只差，叫做核的質量虧損.1.定義：2.質能方程：原子核釋放能量時，要產生質量虧損.物體的能量與質量之間存在著密切的聯系，即E=mc2ΔE=Δmc2或

1.核反應過程中:

核子結合成原子核時，新核質量小于核子的質量（質量虧損）,同時以光子形式釋放核能；

原子核分解為核子時，需要吸收一定能量，核子的總質量大于原原子核的質量。

2.核反應過程中，質量虧損時，核子個數不虧損（即質量數守恒），可理解為組成原子核后，核內每個核子仿佛“瘦了”一些。

有關問題的理解和注意事項三、質量虧損3）在核反應中任然遵守能量守恒定律、質量守恒定律.4）質量是物體具有能量多少及能量轉變多少的一種量度.質量虧損并不是這部分質量消失或轉化為能量，只是靜止質量減少.2）物體的質量包括靜止的質量和運動的質量.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.1）4.說明：1．某核反應方程。已知的質量為2.0136u，的質量為3.0180u，的質量為4.0026u，X的質量為1.0087u。則下列說法中正確的是（）A．X是質子，該反應釋放能量 B．X是中子，該反應釋放能量C．X是質子，該反應吸收能量 D．X是中子，該反應吸收能量B2．關于原子核的結合能，下列說法正確的是()A．原子核的比結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，衰變產物的結合能之和一定小于原來原子核的結合能C．銫原子核()的結合能小于鉛原子核()的結合能D．比結合能越大，原子核越不穩(wěn)定C課堂練習3.質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3，真空中光速為c，當質子和中子結合成氘核時，放出的能量是（）A.m3c2B.(m1+m2)c2C.(m3-m2-m1)c2D.(m1+m2-m3)c2

D一、核力與四種基本相互作用①四種相互作用：引力相互作用、電磁相互作用、強相互作用、