物理人教选修3-5课件第19章原子核5

第十九章

5核力与结合能知识内容

考试要求必考加试核力与结合能

c课时要求1.知道核力是核子之间的相互作用力.2.知道核力的特点，了解结合能.3.知道质量亏损现象，会根据质能方程进行有关计算.内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究一、核力与四种基本相互作用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？导学探究答案

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.答案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、中子与中子、质子与中子)存在着一种比库仑力大得多的核力.答案知识梳理核力及特点1.核力：原子核里的

间存在着相互作用的核力，

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)核力是核子间的

的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力

.强相互作用核力大得多核子(2)核力是

，作用范围在

之内.在大于0.8×10－15m时表现为

，超过1.5×10－15m时，核力急剧下降几乎消失；而距离小于0.8×10－15m时，核力表现为

.(3)每个核子只跟

的核子发生核力作用，这种性质称为核力的

.(4)核力与核子是否带电无关，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.斥力吸引力短程力1.5×10－15m邻近饱和性3.四种基本相互作用更短万有引力电磁力即学即用判断下列说法的正误.(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的.(

)(2)核力是强相互作用力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多.(

)(3)弱相互作用的力程比强力更短.(

)(4)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因.(

)×√√√二、原子核中质子与中子的比例导学探究答案

质子数与中子数相等.答案3.试从核力的特点及核力的饱和性对上述现象做出解释，并说明原子核能无限地增大吗？答案答案

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，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.由于核力是

力及核力的饱和性，自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但较重的原子核，中子数

质子数，越重的原子核，两者相差越

.大于短程多知识梳理即学即用判断下列说法的正误.(1)在原子核的组成中，质子数等于中子数.(

)(2)原子核大到一定程度，原子核就不稳定了.(

)(3)在宇宙演化过程中，只有稳定的原子核长久地留了下来.(

)(4)稳定的重原子核里，质子数比中子数多.(

)×√√×三、结合能和质量亏损导学探究答案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

质子和中子结合成原子核的过程中要释放能量；氘核分解成质子和中子时要吸收能量.1.对结合能的理解：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们

，需要能量，这就是原子核的结合能.2.对质能方程和质量亏损的理解(1)质能方程爱因斯坦指出；物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是E＝

.分开mc2知识梳理(2)质量亏损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

；质量减少，总能量也随之

，这时质能方程也写作ΔE＝

.增加减少Δmc2即学即用判断下列说法的正误.(1)一切原子核均具有结合能.(

)(2)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高.(

)(3)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定.(

)(4)自由核子结合为原子核时，可能吸收能量.(

)√√××题型探究一、对核力的理解例1

(多选)下列说法正确的是A.核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生B.核力可能是引力，也可能是斥力.核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳

定的原子核，但又不会融合在一起C.质子间、中子间、质子和中子之间都有核力D.核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多√解析答案√√解析核力作用的范围在1.5×10－15m区域内，只在邻近核子间发生，是短程力，A对；核力可能表现为引力，也可能表现为斥力，B对；核力是质子、中子之间的强相互作用力，C对，D错.二、结合能、质量亏损和核能的计算1.利用结合能来计算核能核反应中反应前系统内所有原子核的结合能与反应后生成的所有新核的结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能.2.根据质量亏损计算根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm.根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能.其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳.3.利用原子质量单位u和电子伏特计算根据1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV.其中Δm的单位是u，ΔE的单位是MeV.例2

的质量是3.016050u，质子的质量是1.007277u，中子的质量为1.008665u.求：(质量亏损1u相当于释放931.5MeV的能量)(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？答案

放出7.97MeV

解析答案解析一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是反应前各核子总质量为mp＋2mn＝(1.007277＋2×1.008665)u＝3.024607u，反应后新核的质量为mH＝3.016050u，质量亏损为Δm＝(3.016050－3.024607)u＝－0.008557u.因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量.释放的核能为ΔE＝0.008557×931.5MeV≈7.97MeV.(2)氚核的结合能是多少？解析答案答案

7.97MeV解析

氚核的结合能即为ΔE＝7.97MeV针对训练一个锂核

受到一个质子的轰击，变成两个α粒子.已知质子的质量是1.6736×10－27kg，锂核的质量是11.6505×10－27kg，氦核的质量是6.6466×10－27kg.(1)写出上述核反应的方程；解析答案答案

解析

(2)计算上述核反应释放出的能量.解析答案答案

2.781×10－12

J

解析

核反应的质量亏损Δm＝mLi＋mp－2mα＝(11.6505×10－27＋1.6736×10－27－2×6.6466×10－27)kg＝3.09×10－29kg释放的能量ΔE＝Δmc2＝3.09×10－29×(3×108)2J＝2.781×10－12

J1.计算过程中Δm的单位是kg，ΔE的单位是J.2.若Δm的单位是u，ΔE的单位是MeV，可直接利用公式ΔE＝Δm×931.5MeV来计算核能.归纳总结达标检测1.(2016·湖州市高二下学期期中)氦原子核由两个质子和两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是A.核力、万有引力、库仑力B.万有引力、库仑力、核力C.库仑力、核力、万有引力D.核力、库仑力、万有引力√123解析

核力是强力，它能将核子束缚在原子核内，万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略.解析答案2.(多选)关于原子核中质子和中子的比例，下列说法正确的是A.原子核中质子和中子的个数一定相等B.稳定的重原子核里，中子数要比质子数多C.原子核大到一定程度时，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D.