2019年秋粤教版高中物理选修3-5课件+教师用书+分层测试：第4章 第4节　核力与结合能 (3份打包)

第四节　核力与结合能 [学习目标]　1.知道核力的概念与特点．(重点)2.会解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因.3.理解结合能与平均结合能的概念，知道核反应中的质量亏损．(重点)4.知道爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系，能进行基本的核能计算．(难点) 一、核力及其性质、重核与轻核 1．核力 (1)定义：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)特点：核力是一种很强的力，在约0.5×10－15m～2×10－15m的距离内主要表现为引力，在小于0.5×10－15m的距离内表现为强大的斥力，大于2×10－15m核力就迅速减小到零，所以核力是一种短程力． 2．重核和轻核 排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫做重核；排在比较靠前的叫轻核． 二、结合能 1．两个典型核反应方程 (1)用γ光子照射氘核，使它分解的核反应方程为： γ＋nH＋H→ (2)一个中子和一个质子结合成氘核的核反应方程为： H＋γn→H＋ (3)由于核子间存在强大的核力，要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功，也就是要提供一定的能量． 2．结合能：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． 3．平均结合能：原子核的结合能与核子数之比叫平均结合能． 4．爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc2. 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)核力有时表现为引力，有时表现为斥力． (√) (2)原子核中的中子数又称为原子序数． (×) (3)氘核分解为质子和中子时，要放出能量． (×) (4)结合能反映了一个原子核结合的紧密程度，结合能越大，原子核越稳定． (×) (5)由于核反应存在质量亏损，所以反应前后质量不守恒，但能量是守恒的． (×) 2．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，都是物体间的相互作用 B．核力就是电磁力 C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内 D．核力与电荷有关 C　[核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，超过1.5×10－15 m，核力急剧下降，几乎消失，故选项C正确．核力与万有引力、电磁力不同，故选项A、B错误．核力与电荷无关，故选项D错误．] 3．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是 (　　) A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能 C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损 D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能 D　[质能方程E＝mc2中的E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量．故A说法正确，D说法错误；对于ΔE＝Δmc2表示的意义是当物体的能量增加或减小ΔE时，它的质量也会相应地增加或减少Δm，故B说法正确；只有出现质量亏损时，才能释放核能，故C说法正确．所以选D.] 核力及其性质 1.四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用 (1)引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”．是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状．万有引力是长程力． (2)电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体． (3)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力． (4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18 m，作用强度则比电磁力小． 2．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10－15 m数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离大于1.5×10－15 m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． 3．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