4-4 核力与结合能-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-5）

第四节　核力与结合能 [目标定位]　1.知道核力及其性质.2.知道重核与轻核中中子数与质子数的数量多少关系.3.掌握结合能和平均结合能的概念.4.知道质量亏损，理解爱因斯坦质能方程，并能进行有关核能的计算． 一、核力及其性质 1．组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力． 2．核力是一种很强的力，在它的作用范围内核力比库仑力大的多．[来源:Zxxk.Com] 3．核力是一种短程力．在约0.5×10－15～2×10－15 m的距离内主要表现为引力；大于2×10－15 m的距离时核力就迅速减小为零；在小于0.5×10－15 m的距离内，核力又转变为强大的斥力而使核子不融合在一起． 二、重核与轻核 原子核中的质子数又称为原子序数，排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫做重核，排在比较靠前的叫做轻核．一般排在周期表最前面的轻核的质子和中子数相等，但是大多数重核是中子多于质子． 三、结合能 1．结合能：根据能量守恒，核子结合成原子核时也会放出一定的能量，这个能量叫做原子核的结合能． 2．用高能量的γ光子照射氘核，可以使它分解为质子和中子，核反应方程是γ＋n. H＋H→ γ光子的能量大于或等于2.22 MeV. 相反的过程，一个中子和一个质子结合成氘核会释放出2.22 MeV的能量．这个能量以γ光子的形式辐射出去．核反应方程是H＋γ. H→n＋ 3．平均结合能：原子核的结合能与核子数之比称为该原子核的平均结合能．它反映了一个原子核结合的紧密程度，平均结合能越大，表示原子核结合得越稳定． 4．爱因斯坦质能方程：E＝mc2或ΔE＝Δmc2 想一想　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？ 答案　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． 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 问题3 一、对核力的理解 核力是原子核内核子与核子之间的相互作用，它发生在质子与质子之间、质子与中子之间、中子与中子之间，是一种超短程力，且是一种强相互作用，在作用的范围内，核力远大于库仑力． 【例1】　(多选)对于核力，以下说法正确的是(　　) A．核力是弱相互作用，作用力很小 B．核力是强相互作用的表现，是强力 C．核子之间的距离小于0.5×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起 D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.5×10－15 m时核力的变化规律更清楚 答案　BC 解析　核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在2×10－15 m之内，核力比库仑力大得多，因此选项B正确，A错误；核力在大于0.5×10－15 m且小于 2×10－15 m时表现为吸引力，且随距离的增大而减小；在距离小于0.5×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，所以选项C正确；人们对核力的了解还不是很清楚，这正是科学家们奋力攻克的堡垒，故选项D不正确． 针对训练1　下列关于核力的说法正确的是(　　) A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B．核力就是电磁力 C．核力是短程力，作用范围在2×10－15 m之内 D．核力与电荷有关 答案　C 解析　核力是短程力，超过2×10－15 m，核力急剧下降几乎消失，故C正确；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B错；核力与电荷无关，故D错． 二、结合能与平均结合能的理解 1．平均结合能曲线：不同原子核的平均结合能随质量数变化图线如图1所示． 图1 从图中可看出，中等质量原子核的平均结合能大，轻核和重核的平均结合能都比中等质量的原子核要小． 2．当平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大的原子核时会释放核能． 3．平均结合能又叫平均结合能，反映了原子核的稳定程度．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，中等核子数的原子核，平均结合能较大，原子核较稳定． 【例2】　下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有(　　) A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能 B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大 D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大 答案　D[来源:学*科*网Z*X*X*K] 解析　核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错误；平均结合能越大的原子核越稳定，但平均结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的平均结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错误；中等质量