核力與結(jié)合能 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

5.3核力與結(jié)合能1.了解四種基本相互作用，知道核力的特點(diǎn)．2．認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能及質(zhì)量虧損，并能應(yīng)用質(zhì)能方程進(jìn)行計(jì)算3．能簡(jiǎn)單解釋輕核和重核內(nèi)中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)具有不同比例的原因?qū)W習(xí)目標(biāo)

引入新課

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？質(zhì)子相互間距r的數(shù)量級(jí)為10-15m；質(zhì)子質(zhì)量m的數(shù)量級(jí)為10-27kg，質(zhì)子電量e的數(shù)量級(jí)為10-19C；萬(wàn)有引力常量G的數(shù)量級(jí)為10-11，靜電力常量k的數(shù)量級(jí)為109。估算庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力之比？猜想：萬(wàn)有引力？

原子核中的質(zhì)子要靠自身的萬(wàn)有引力來(lái)抗衡相互間的庫(kù)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(nèi)，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(xiàn)。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(qiáng)的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核。pnnppn3.

強(qiáng)相互作用(1)定義：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。(2)特點(diǎn)

①核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。在原子核尺度內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多。

②核力是短程力。約在10-15m數(shù)量級(jí)時(shí)起作用，距離大于0.8×10-15m時(shí)為引力,距離為10×10-15m時(shí)

核力幾乎消失，距離小于0.8×10-15m時(shí)為斥力，因此核子不會(huì)融合在一起。

③核力與電荷無(wú)關(guān)。核力與核子電荷無(wú)關(guān)。

④核力具有飽和性。每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱之為核力的飽和性。4、弱相互作用在某些放射現(xiàn)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(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。短程力：約在10-18m量級(jí)時(shí)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(wàn)有引力萬(wàn)有引力把行星和恒星聚在一起，組成太陽(yáng)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(xiàn)。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(wàn)有引力強(qiáng)1035倍。③強(qiáng)相互作用：核力、強(qiáng)力原子核中的核子之間存在一種很強(qiáng)的相互作用，它使得核子緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核。強(qiáng)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(qiáng)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(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用力程比強(qiáng)相互作用更短，只有10-18m。長(zhǎng)程力短程力二、結(jié)合能→引力勢(shì)能→動(dòng)能→內(nèi)能損失能量補(bǔ)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(jié)合能。損失能量?jī)珊苓h(yuǎn)的物體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(cè)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：

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(guò)來(lái)，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：思考：如果結(jié)合能越大，就說(shuō)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(gè)數(shù)越多→但不能說(shuō)明它穩(wěn)定平均到每一個(gè)核子的結(jié)合能大小來(lái)反應(yīng)原子核的穩(wěn)定性。→結(jié)合能越大結(jié)合能核子數(shù)比結(jié)合能=Fe

比結(jié)合能核子結(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)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．中等大小的核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定．三質(zhì)量虧損組成原子核的核子的總質(zhì)量與新原子核的質(zhì)量只差，叫做核的質(zhì)量虧損.1.定義：2.質(zhì)能方程：原子核釋放能量時(shí)，要產(chǎn)生質(zhì)量虧損.物體的能量與質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，即E=mc2ΔE=Δmc2或

1.核反應(yīng)過(guò)程中:

核子結(jié)合成原子核時(shí)，新核質(zhì)量小于核子的質(zhì)量（質(zhì)量虧損）,同時(shí)以光子形式釋放核能；

原子核分解為核子時(shí)，需要吸收一定能量，核子的總質(zhì)量大于原原子核的質(zhì)量。

2.核反應(yīng)過(guò)程中，質(zhì)量虧損時(shí)，核子個(gè)數(shù)不虧損（即質(zhì)量數(shù)守恒），可理解為組成原子核后，核內(nèi)每個(gè)核子仿佛“瘦了”一些。

有關(guān)問(wèn)題的理解和注意事項(xiàng)三、質(zhì)量虧損3）在核反應(yīng)中任然遵守能量守恒定律、質(zhì)量守恒定律.4）質(zhì)量是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度.質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)化為能量，只是靜止質(zhì)量減少.2）物體的質(zhì)量包括靜止的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量.質(zhì)量虧損指的是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量.1）4.說(shuō)明：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(shuō)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(shuō)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(lái)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C課堂練習(xí)3.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)，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(qiáng)相互作用、