2018-2019版物理新导学笔记选修3-5第19章5

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1、5核力与结合能[学习目标]1.了解四种基本相互作用,知道核力的性质.2.能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因.3.知道原子核的结合能和比结合能的概念.4.知道什么是质量亏损,能应用质能方程进行计算.一、核力与四种基本相互作用[导学探究]1.有的同学认为:“原子核内质子间的库仑斥力,与质子、中子间的万有引力平衡而使原子达到稳定状态”,这种说法正确吗?答案不正确.在相同的距离上,质子之间的库仑力的大小大约比万有引力强1035倍,两者相差悬殊,不可能平衡.2.是什么力克服质子之间的库仑斥力,使核子结合成一个稳固的原子核的?答案核子间(质子与质子

2、间、中子与中子间、质子与中子间)存在着一种比库仑力大得多的核力.[知识梳理]核力及其特点1.核力:原子核里的核子间存在着相互作用的核力,核力把核子紧紧地束缚在核内,形成稳定的原子核.2.核力特点(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.-15(2)核力是短程力,作用范围在1.5×10m之内.-15在大于0.8×10-15m时表现为吸引力,超过1.5×10m时,核力急剧下降几乎消失;而在-15距离小于0.8×10m时,核力表现为斥力.(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.(4)核力与核子是否带电无关

3、,质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用.3.四种基本相互作用二、原子核中质子与中子的比例[导学探究]1.一些较轻的原子核如42He、1612148O、6C、7N中质子数和中子数有什么关系?答案质子数与中子数相等.2382342.92U、90Th等重核中各有多少个中子、多少个质子?较重的原子核中中子数和质子数有什么关系?答案23892U中含有92个质子、146个中子;23490Th中含有90个质子,144个中子.较重的原子核中中子数大于质子数.3.试说明原子核能无限地增大吗?答案稳定的重原子核里,中子数要比质子数多,由于核力作用范围有限,

4、以及核力的饱和性,如果继续增大原子核,一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用,这时即使再增加中子,形成的核也一定是不稳定的,所以原子核不能无限地增大.[知识梳理]由于核力是短程力及核力的饱和性,自然界中较轻的原子核中,质子数与中子数大致相等,但较重的原子核中,中子数大于质子数,越重的原子核,两者相差越多.三、结合能和质量亏损[导学探究]1.设有一个质子和一个中子在核力作用下靠近碰撞并结合成一个氘核.质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能量?使氘核分解为质子和中子的过程中呢?答案质子和中子结合成氘核的过程中要释放能量;氘核分解成质子和中子时要吸收

5、能量.2.如图1所示是不同原子核的比结合能随质量数变化的曲线.图1(1)从图中看出,中等质量的原子核与重核、轻核相比比结合能有什么特点?比结合能的大小反映了什么?(2)比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时是吸收能量还是释放能量?答案(1)中等质量的原子核比结合能较大,比结合能的大小反映了原子核的稳定性,比结合能越大,原子核越稳定.(2)释放能量.[知识梳理]1.对结合能的理解(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为比结合能.比结合能越大,原

6、子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定.(3)核子数较小的轻核和核子数较大的重核,比结合能较小,中等核子数的原子核,比结合能较大.当比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时会释放核能.2.对质能方程和质量亏损的理解(1)质能方程2.爱因斯坦的相对论指出,物体的能量和质量之间存在着密切的联系,其关系是E=mc(2)质量亏损所谓质量亏损,并不是质量消失,减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了.物体质量增加,则总能量随之增加;质量减少,总能量也随之减少,这时质能方程也2.写作ΔE=Δmc一、对结合能的理解1.中等质量原子核的比结合能最大,轻

7、核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小.2.比结合能与原子核稳定的关系(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度,比结合能越大,原子核就越难拆开,表示该原子核越稳定.(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核,比结合能都比较小,表示原子核不太稳定;中等核子数的原子核,比结合能较大,表示原子核较稳定.(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时,就能释放核能.例如,一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核,或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核,都能释放出巨大的核能.例1(多选)(2017·江苏单科·12C(1))原子核的比

8、结合能曲线如图2所示.根据该曲线,下列判断正确的有()图24A.2

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