5.3核力与结合能(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版2019选择性必修第三册）

第五章 原子核 5.3 核力与结合能 人教版（2019）高中物理选择性必修第二册 主讲人：点石成金 CONTENTS 01 核力与四种基本相互作用 02 结合能 03 质量亏损 04 目录 典型例题 典例分析 2 原子核是由中子和质子构成的。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？ 新课导入 猜想：难道是万有引力？ 情景引入 F库 中子 质子 质子相互间距r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级为10-27kg，质子电量e的数量级为10-19C；万有引力常量G的数量级为10-11，静电力常量k的数量级为109。估算库仑力与万有引力之比？ 原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的。 在核子之间一定存在着第三种力，把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。 第三种力——核力 是核力把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。 温故知新 01 核力与四种基本相互作用 原子核 5 定义：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。 核力的特点： ⑵核力是短程力。约在10-15m 数量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为1.5×10-15m 时核力几乎消失，距离小于 0.8×10-15m 时为斥力，因此核子不会融合在一起。 ⑴核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多（比库仑力强137倍）。 ⑶核力与电荷无关。（核力与核子电荷无关） ⑷核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。 1、核力： （1）引力相互作用 引力是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现。 2、四种基本相互作用 （2）电磁相互作用 电荷间与磁体间的相互作用 宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等等，都起源于这些电荷之间的电磁相互作用。 弹力 （3）强相互作用 原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。 p n n p p n 短程力：约在10-15m量级时起作用 （4）弱相互作用 在某些放射现象中起作用的另一种基本相互作用 弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子一质子转变的原因。 短程力：约在10-18m量级时起作用 作用对象 特点 作用范围 举例 引力相互作用 电磁相 互作用 强相互 作用 弱相互 作用 一切物体之间 随距离增大而减弱 长程力，宏观 重力 电荷间、电流间、磁体间 引力相互作用 长程力，宏观 弹力、摩擦力 组成原子核的核子之间 距离增大时，急剧减小 短程力，微观 核力 基本粒子之间 距离增大时，急剧减小，比强相互作用小得多 基本粒子间的力 短程力，微观 3、四种基本相互作用的对比 引起原子核β衰变的原因 【例题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、质子和中子之间都可能有核力 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： ABC 核力作用的范围在10-15 m区域内，只在邻近核子间发生，是短程力，A正确；核力可能表现为引力，也可能表现为斥，B正确；核力是核子之间的强相互作用力，C正确；核力是一种强相互作用力，D错误。 典例解析 02 结合能 原子核 13 相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能。最后撞在一起，一部分动能变成热并散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价——失去了一些能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们能量。 宏观现象： 要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、让氢原子吸收光子等途径使它得到相应的能量。 微观现象： 如图5.3-3，氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要吸收能量。反过来，4个核子结合成氦原子核要放出能量。那么，把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量有什么关系？ γ为光子，其能量ε≥27.386MeV，反应才能发生 γ为光子，其能量ε＝27.386MeV 把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量相等。 分开氦原子核 核子结合成氦原子核 思考与讨论 思考与讨论 1、结合能： 原子核分解成核子时所吸收的能量。 吸收27.386MeV 吸收2.2MeV 也是核子结合成原子核而释放的能量 组成原子核的核子越