19.5 核力与结合能-2019-2020学年人教版物理选修3-5知识点突破

19.5 核力与结合能 学习目标 1．知道核力及其作用过程。　 2．了解原子核中质子与中子的比例。　 3．掌握结合能与质量亏损。 重点：1．爱因斯坦质能方程的理解。 2．结合能和比结合能概念。 难点：1．对爱因斯坦质能方程的理解。 2．结合能的概念。 知识点一、核力与四种基本相互作用 1．20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力（库仑力是一种电磁力）。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比万有引力强1036倍。 原子核里的核子间存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。 2．核力 定义：组成原子核的每个相邻核子之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力。 特点：核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质。 （1）核力是强相互作用（强力）的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多。 （2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内。核力在大于0.8×10－15m时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。 （3）核力存在于核子之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。 【特别提醒】核力与带电荷情况无关。无论是质子间、中子间、质子和中子间均存在核力，且是相同的。 3．除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用（弱力），弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18m，作用强度则比电磁力小。 4．四种基本相互作用力 弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用： （1）弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力 （2）强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力 （3）电磁力：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，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体。→长程力 （4）引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“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。→长程力 【题1】对于核力，以下哪些说法是正确的 A．核力是弱相互作用，作用力很小 B．核力是强相互作用，是强力 C．核子之间距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起 D．人们对核力了解很清楚，特别是在小于0.8×10－15m时，核力的变化规律更清楚 【题2】氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则三种力从大到小的顺序是 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 【题3】（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．核力是一种强相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多 知识点二、原子核中质子与中子的比例 1．较轻的原子核，质子数和中子数大致相等。轻重原子核，中子数大于质子数，越重的原子核两者相差越多。 随着原子序数的增加，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，越重的元素，两者相差越多。 2．轻重原子核：中子数大于质子数，越重的原子核两者相差越多。 3．原子的稳定性：原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性。 4．核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核子的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。所以，原子核大小也受到限制。 【题4】（多选）关于原子核中质子和中子的比例，下列说法正确的有 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．质子和中子可以组合成任意稳定的核 知识点三、结合能、比结合能 1．结合能：把原子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫做原子核的结合能. 2．比结合能：原子核越大，它的结合能越高，因此有意义的是它的结合能与