核力与结合能

1、 4 核力与结合能学案高二（）班姓名：座号：.教材分析 :本节课选自高中物理粤教版选修3-5 第四章第4 节，在此之前已经学习原子核的组成，放射性和原子核的衰变，会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义，知道探测射线的方法，了解放射性同位素的应用，知道射线的危害和防护。新课学习：1核力与四种相互作用：相互作用，相互作用，相互作用，相互作用。（1）核力的特点：核力是四种相互作用中的相互作用 （强力） 的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力得多。核力是短程力。约在量级时起作用，距离大于0.8 10-15m 时为力 ,距离小于 0.8 10-15m 时为力，因此核子不会融合在一起。核力具有饱和

2、性。每个核子只跟的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的。核力具有电荷无关性。（2）弱相互作用弱相互作用是引起原子核发生衰变的原因 ,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，作用强度比电磁力。2原子核中质子和中子的比例轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数大致相等；对轻核而言，核子数量相对较小，核子间距处于核力作用范围之内，由于核力远大于电磁力，即使质子和中子成对出现，强大的核力也可以将核子紧紧地束缚在原子核的范围之内，形成稳定的原子核。重核（原子序数大于20）的质子数小于中子数；对于重核而言，核子数量大，核子间距也大，由于核力的饱和性，核力会因为核子间距的变

3、大而大幅度减小，甚至小于电磁力。1如果质子和中子再成对出现，原子核不稳定；如果只增加中子，由于中子之间不存在库仑力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以重核内中子数会明显大于质子数。由于核力是短程力，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。因此只有 200 多种稳定的原子核长久地留了下来。e3结合能 e 与比结合能e：n（1）结合能 e：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时的最少能量；或，若干个核子在核力的作用下结合成原子核时的能量 .（2）比结合能e：原子核的

4、结合能与之比，也叫，en又叫。比结合能越大，表示原子核结合得越，原子核越，中等大小的原子核的比结合能最，原子核最.要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，或者需要巨大的能量。用强大的 光子（能量）照射氘核，可以使它分解为一个质子和一个中子。从实验知道只有当光子能量等于或大于2.22mev 时，这个反应才会发生 . 相反的过程一个质子和一个中子结合成氘核，要放出 2.22mev 的能量。这表明要把原子核分开成核子要能量，核子结合成原子核要能量，这个能量叫做原子核的结合能 .问：氘核的结合能是mev，比结合能是mev.（3）不同原子核的比结合能是的，中等质量的原子核比结合能最，轻核和重核的比

5、结合能要些。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越，原子核越。因为比结合能越大，将每个核子分开所需的能量越大。2例 1：氘核和氚核聚变时核反应方程为23412的平均结合能是 e 11h 1h 2he 0n+ e，已知1h3h 的平均结合能是e4e=1.09 mev ，1= 2.78 mev ，2= 7.03 mev.23计算核反应时释放的能量 e （先写公式，并思考为什么？再计算。）原子核的结合能很难直接测量。4质量亏损（m）（1）爱因斯坦质能方程：emc2一定的质量具有的总能量是一定的。物体的质量增加，则总能量增加，质量减小， 则总能量减少。课本例题：112(能量）1 h0 n1 h，科学家

6、研究发现，核反应前后总质量存在差异：中子的质量 27mn=1.6749 10kg质子的质量mp= 1.6726 10 27kg前：中子和质子的质量和 27mn+mp= 3.3475 10 kg后：氘核的质量 27md= 3.3436 10kg前后总质量差m = 0.0039 10 27kg（2）关于质量亏损的理解：物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量减少了，减少的静止质量转化为（和辐射能量有关的）运动质量。不能说质量变成了能量，质量的单位是kg，能量的单位是j。在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律；质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。可用质谱仪测质量，用公式e=mc2 计算核能。3例 2：氘核和氚核聚变时核反应方程为 21h 31h24he 10n+ e，已知 21h 的质量为 m1， 31h 的质量为 m2， 42he 的质量为 m3， 10n 的质量为 m4 ，光速为 c. 计算核反应时释放的能量 e请看原子核的比结合能图，指出中等大小的核的比结合能最大( 平均每个核子的质量亏损)，这些核最稳定。 另一方面如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结