第五章 3 核力与结合能-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习课件PPT（人教版） 

3　核力与结合能 [定位·学习目标] 1.知道四种基本相互作用,了解核力的性质。理解核力是短程力。 2.认识原子核的结合能和比结合能的概念,并与分子动能和分子势能的关系比较,体会类比法在物理学习中的应用。 3.知道什么是质量亏损,理解能量和质量之间存在简单的正比关系。能应用爱因斯坦质能方程进行计算。 探究·必备知识 知识点一　核力与四种基本相互作用 1.核力 原子核中的 之间存在一种很强的相互作用,即存在一种 ,使得核子紧密地结合在一起,形成稳定的原子核。 2.核力特点 (1)核力是核子间的强相互作用的一种表现,在它的作用范围内,核力比电磁力大得多。 (2)核力是 ,作用范围约 。 核子 核力 短程力 10-15m 3.弱相互作用 在某些放射现象中起作用的还有另一种基本相互作用,称为 。 4.弱相互作用特点 弱相互作用也是短程力,是引起原子核β衰变的原因,即引起中子—质子转变的原因。 5.四种基本相互作用 弱相互作用 如图为3H和3He的原子核结构示意图。请思考: (1)质子都带正电,质子与质子之间存在着电磁斥力,为什么3He还能稳定地存在? 答案:(1)因为质子之间除了存在电磁斥力还存在核力。 (2)自然界中存在的元素是有限的,为什么质子与中子不能随意地组合从而形成无数种不同的原子核? 答案:(2)因为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电磁力,这个原子核就不稳定了。 知识点二　结合能与质量亏损 1.结合能 (1)定义:原子核是 凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开也需要能量,这就是原子核的 。这个能量也是核子结合成原子核而 。 (2)比结合能(平均结合能)。 ①定义:原子核的结合能与 之比,叫作比结合能,也叫作 。 ②比结合能与原子核的稳定性:比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越 。中等大小核的比结合能最大、最稳定。 核子 结合能 释放的能量 核子数 平均结合能 稳定 2.质量亏损 (1)爱因斯坦质能方程 。 (2)质量亏损:原子核的质量 组成它的核子的质量之和的现象。 (3)核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm,与它们在互相结合过程中放出的能量ΔE的关系是ΔE=Δm·c2。 E=mc2 小于 (教材第116页“思考与讨论”改编)如图所示,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,要把他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。请思考: (1)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量,这种说法对吗? 答案:(1)不对,原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,结合时释放能量,要把它们分开需要能量,叫结合能。 (2)结合能越大的原子核越稳定吗? 答案:(2)对于核子较多的原子核,其结合能大,但比结合能不一定大,比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。所以,比结合能的大小反映了原子核的稳定性。 (3)把核子分开需要的能量与核子结合成原子核放出的能量有什么关系? 答案:(3)二者相等。 答案:(4)没有违背质量守恒定律,减少的那部分质量等于γ光子的动质量。 突破·关键能力 要点一　对核力的理解 1.核力的性质 (1)核力是四种相互作用中的强相互作用的一种表现。 (2)核力是短程力,约在10-15 m数量级时起作用。 (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)核力与核子所带电荷无关。 2.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,其中子数大于质子数,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电磁力,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内中子数要比质子数多。 ③由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性,若再增大原子核,一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用,这时候再增加中子,形成的核也一定是不稳定的。 解析:在原子核内,靠核力将所有核子束缚在一起,A正确;质子和质子、质子和中子、中子和中子之间都存在核力,B错误;核力只在相邻的核子之间起作用,C错误;核力与万有引力不是同一种性质的力,D错误。 [例1] 关于核力,下列说法正确的是(　 　) A.在