高中物理新教材同步选择性必修第三册 第5章原子和原子核 3 核力与结合能.pdfVIP

3核力与结合能

[学习目标]1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用.2.了解结合能和比结合能的概念.

3.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行相关的计算．

一、核力与四种基本相互作用

1．核力：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．这种作用称为强相互作用．

2．强相互作用的特点

(1)强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15m.

(2)距离增大时，强相互作用急剧减小．超过10－15m，相互作用不存在．

3．弱相互作用

(1)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．

(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18m.

4．四种基本相互作用

二、结合能

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，叫作比结合能，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．

三、质量亏损

1．质能方程

2

物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc.

2．质量亏损

原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．

1．判断下列说法的正误．

(1)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大．(×)

(2)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因．(√)

(3)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(×)

(4)比结合能越大，原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大．(×)

4－27

2．已知α粒子(He)是由2个质子、2个中子组成的，取质子的质量m＝1.6726×10kg，

2p

－27＝6.6467×10－278

中子的质量m＝1.6749×10kg，α粒子的质量mαkg，光速c＝3.0×10m/s.

n

则α粒子的结合能为________．(结果保留两位有效数字)

答案4.3×10－12J

解析组成α粒子的核子与α粒子的质量差

Δm＝(2m＋2m)－m

pnα

α粒子的结合能ΔE＝Δmc2

代入数据得ΔE≈4.3×10－12J.

一、核力与四种基本相互作用

1．核力

(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数量级时起作用，距离大于0.8×10－15m时为引力，距离小

于0.8×10－15m时为斥力，距离超过1.5×10－15m时核力几乎消失．

(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，而不是与核内所有核子发生作

用．

2．四种基本相互作用的作用尺度

(1)在原子核内，强相互作用将核子束缚在一起．

(2)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)万有引力主要作用于宏观和宇宙尺度上，是万有引力使行星绕着恒星运行，并且联系着星

系团．

(2021江西高二期·中)关于核力，下列说法正确的是()

A．核力的作用范围只有约10－15m

B．核力本质上属于电磁相互作用

C．中子和中子之间不会有核力作用

D．核力减小是发生β衰变的原因

答案A

解析核力是短程力，作用范围在原子核内部，作用范围只有约10－15m，选项A正确；核力

属于强相互作用，不属于电磁相互作用，选项B错误；核力存在于核子之间，质子与质子，

质子与中子，中子与中子之间均存在核力，选项C错误；弱相互作用才是引起β衰变的原因，

选项D错误．

二、结合能和比结合能

结