人教版高中物理选修3 5第19章第5节核力与结合能共27张.ppt

一、核力与四种基本相互作用 ① 20 世纪初，人们知道自然界存在 万有引力 和 电磁力 这两种基 本相互作用，你能算出相同的距离上，两质子间的 电磁力是万 有引力的多少倍？ 质子间的电磁力是万有引力的 10 35 倍 ②是什么作用使 质子 在原子核内 共存？ 这种作用力有哪些特点？ 人们对这种相互作用的认识还有哪些有待完善？ 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。 猜想： 有第 三种力 -- 核力 ，是核力把核子紧紧地 束缚 在核内，形成 稳定的原子核。 一、核力与四种基本相互作用 ②是什么作用使质子在原子核内共存？ 这种作用力有哪些特点？ 人们对这种相互作用的认识还有哪些有待完善？ 2. 核力是 短程力 。作用范围在 1.5 × 10 -15 m 之内，大于 0.8 × 10 -15 m 时为 吸引力 , 随距离增大而减小，超过 1.5 × 10 -15 m 时核力 几乎消失 ，小于 0.8 × 10 -15 m 时为 斥 力 ，因此核子不会融合在一起。 1. 核力是四种相互作用中的 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。 3. 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。 特 点 4. 核力具有 电荷无关性 。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。（见 书本 P79 图） ②是什么作用使质子在原子核内共存？这种作用力有哪些特点？ 人们对这种相互作用的认识还有哪些有待完善？ 小于 0.8 × 10 -15 m 时核力的 变化规律 还不清楚。 一、核力与四种基本相互作用 ③第四种基本相互作用就是弱相互作用，它 有何作用？有何特 点？ 弱相互作用是引起原子核发生 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 比电磁力小 。 1. 万有引力： 引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚”。是引力使行星 绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。 四 种 相 互 作 用 3. 强相互作用： 在原子核内，强力将核子束缚在一起。 2. 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，使分子结合成液体与固体。 电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以作用到无限远的距离， 当然距离越远，力就越小 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。 物理学有一条理论：叫做简单才是美。能否将这四条理论统一起来呢？ 一、核力与四种基本相互作用 一、核力与四种基本相互作用 典例探究 例 1. 从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和不同之处 （ 1 ）它们分别涉及四种基本相互作用的哪一种？ （ 2 ）每种反应分别改变了或重新安排了什么？ 二、原子核中质子和中子的比例 ①自然界中稳定核的 质子数和中子数有何特点 ？ 自然界中 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这个现象如何 解释 ？ 二、原子核中质子和中子的比例 可以设想，我们把质子与中子 成对 地放在 一起， 人工构建 原子核，它的质子数和中子数 相等。人工核越来越大，有些核子间的距离越 来越远。随着 距离的增加 ，核力与电磁力都会 减小 ，但 核力减小得更快 。所以，原子核大到 一定程度时，相距较远的质子之间的 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。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 没有库仑力 ， 但有相互吸引的 核力 ，所以有助于维系原子核 的 稳定 。由于这个原因，稳定的重原子核里， 中子数要比质子数多。 二、原子核中质子和中子的比例 不能 ；由于 核力的作用范围是有限 的，以及 核力的饱和性 ， 如果我们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。 在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但 那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有 200 多种稳定的原子核 长久地留了下来。 ③若不断 增大 原子核的 中子数 ，能不断 增大原子核吗 ？为什么？ 三、结合能 ①将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现象？若要把它 们分开，需要什么条件？ 宏观例子： 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，动能变成它们的内能散失掉了。两个物体为了