讲学案：5.3核力与结合能.docxVIP

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第五章原子核

第3节核力与结合能

【核心素养目标】

物理观念

知道核力的概念、特点和四种基本相互作用.

科学思维

了解结合能和比结合能的概念.

科学探究

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．

科学态度与责任

通过核力与结合能知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。

知识点一核力与四种基本相互作用

【知识梳理】

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，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．

2．强相互作用的特点

(1)强相互作用是力，作用范围只有约m.

(2)距离增大时，强相互作用急剧．超过10－15m，强相互作用不存在．

3．弱相互作用

(1)弱相互作用是引起原子核衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．

(2)弱相互作用是力，其力程只有m.

4．四种基本相互作用

【重难诠释】

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．

【典例精析】

例1．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

知识点二结合能和比结合能

【知识梳理】

1．结合能

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，这就是原子核的结合能．

2．比结合能

原子核的结合能与之比，叫作比结合能，也叫作结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越，原子核越．的核的比结合能最大，最稳定．

【重难诠释】

结合能

把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量

比结合能

等于原子核的结合能与原子核中核子数的比值，它反映了原子核的稳定程度

比结合能曲线

不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示

从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小

【典例精析】

例2．原子核的比结合能随质量数变化的图像如图，下列说法正确的是()

A．质量数越大的原子核，核子结合得越牢固

B.eq\o\ar(2,1)H核比eq\o\ar(4,2)He核稳定

C.eq\o\ar(89,36)Kr核的结合能大于eq\o\ar(235,92)U核的结合能

D．两个eq\o\ar(2,1)H核结合成eq\o\ar(4,2)He核时释放能量

知识点三质量亏损核能的计算

【知识梳理】

1．质能方程

物体的能量与它的质量的关系是：E＝.

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．

【重难诠释】

1．质量亏损Δm的理解

所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给．

2．质能方程E＝mc2的理解

(1)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2.

(2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位．但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1u对应931.5MeV能量．

【典例精析】

例3．下列有关质能方程的说法中，正确的是()

A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化

B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度

C．核反应中发生的“质量亏损”是消失的质量转变为能量

D．因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒、系统的总能量和总质量并不守恒

针对训练