5.3 核力与结合能-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书(人教版）

第3节 核力与结合能 课标要求 核心素养 1.了解四种相互作用，知道核力的性质。 2．认识原子核的结合能。 3．了解质量亏损和爱因斯坦质能方程 1.物理观念：知道四种基本相互作用与核力的特点，了解结合能、比结合能、质量亏损和质能方程。 2．科学思维：理解核力是短程力，体会用比结合能表示原子核中核子的牢固程度。 3．科学探究：探究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。 4．科学态度与责任：培养学生探索科学的兴趣和责任 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 一、核力与四种基本相互作用 1．核力 (1)定义：原子核内核子之间的相互作用力。 (2)核力的特点 ①核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多。 ②核力是短程力，作用范围只有约10－15 m。 2．四种基本相互作用 二、结合能和质量亏损 1．结合能 原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开也需要能量，这就是原子核的结合能。 2．比结合能 原子核的结合能与核子数之比称为比结合能，也叫作平均结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，中等大小的核的比结合能最大、最稳定。 3．质能方程 物体的能量与它的质量的关系：E＝mc2。 4．质量亏损 (1)原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。 (2)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。 【概念辨析·试身手】 (1)核力是强相互作用力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。(√) (2)弱相互作用的力程比强力更短。(√) (3)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高。(√) (4)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定。(×) (5)质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。(√) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 核力与四种基本相互作用 【要点培优】 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)强相互作用：在原子核内，强相互作用将核子束缚在一起，它是短程力。 (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，其力程比强相互作用更短，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10－15m的范围内起作用，距离大于10－15m时为引力，距离小于10－15 m时为斥力。 (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。核力与核子带不带电、带正电还是带负电无关。 【素养培优】 下图为H和He的原子核结构示意图。 探究：(1)质子都带正电，质子与质子之间存在着库仑斥力，为什么He还能稳定地存在？ (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不同的原子核？ 提示：(1)核子之间还存在着核力作用。 (2)当核子增多时，原子核增大，核子间的距离也增大，当距离较大时，一些核子间可能就没有核力的作用了，这样形成的核不稳定，最终会瓦解。因此质子与中子不能随意地组合形成无数不同的原子核。 【应用培优】 [例1] (多选)关于核力，下列说法正确的是(　　 ) A．核力是短程力，作用范围很小，只在相邻核子间发生 B．核力是一种引力，核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核 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 解析：选ACD。核力作用的范围只有约10－15 m，只在相邻核子间发生，是短程力，选项A正确；核力既能表现为引力，又能表现为斥力，选项B错误；核力是质子、中子之间的强相互作用力，在其作用范围内，比库仑力大得多，选项C、D正确。 [训练]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0.8×10－15 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0.8×10－15 m时核力的变化规律更清楚 解析：选BC。核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围只有约10－15 m，核力比库仑力大得多，因此，选项B正确，A错误。核力在大于0.8×10－15 m时表现为吸引力，且随距离增大而减小；在距离小于0.8×10