高中物理 第十九章 原子核 第5节 核力与结合能讲义（含解析）新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理教案VIP免费

第5节核力与结合能1.原子核内相邻核子之间的作用力叫核力，把原子核内核子分开所需要的能量叫结合能。2．结合能与核子数之比叫比结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。3．原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。一、核力与四种基本相互作用1．核力(1)定义：原子核里的核子间的相互作用力。(2)作用：把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。2．核力的特点(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内。核力在大于0.8×10－15m，小于1.5×10－15m的范围内表现为吸引力，在小于0.8×10－15m时表现为斥力。(3)每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。3．四种基本相互作用二、原子核中质子与中子的比例1．较轻原子核：质子数和中子数大致相等。2．较重原子核：中子数大于质子数，越重的原子核两者相差越多。三、结合能与质量亏损1．结合能原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。2．比结合能原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。中等大小的核的比结合能最大，最稳定。3．质能方程物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2。4．质量亏损原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。1．自主思考——判一判(1)原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡。(×)(2)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大。(×)(3)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。(√)(4)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量。(×)(5)比结合能越大，原子核越稳定。(√)(6)质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系。(√)2．合作探究——议一议(1)质子之间存在库仑力，质子与中子、中子与中子之间没有库仑力，那么是不是质子之间存在核力，质子与中子、中子与中子之间没有核力？提示：不是。核力是短程力，存在于相邻的核子之间，无论是质子之间、质子与中子之间还是中子之间，都存在核力。(2)为什么核电荷数越多的原子核越不稳定？提示：核电荷数越多的原子核中，有些核子之间的距离越来越大，随着距离增大，核力和质子间的斥力都减小，但核力减小得更快，当原子核大到一定程度时，核力会小于质子间的斥力，原子核就不稳定了。(3)有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？提示：不对。在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化。核力的性质与原子核中质子与中子的比例1．核力的性质(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。(2)核力是短程力。约在10－15m数量级时起作用，距离大于0.8×10－15m时为引力，距离小于0.8×10－15m时为斥力，距离为1.5×10－15m时核力几乎消失。(3)核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。(4)核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。2．原子核中质子与中子的比例关系(1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多。(2)形成原因：①若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。②若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多。③由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。[典例]关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子...