高中物理-核力与结合能教学课件设计

第十九章原子核19.5核力与结合能高二物理选修3—5人民教育出版社学习目标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．原子核质子（带正电）中子统称为核子回顾：原子核的组成思考：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么能够挤在一起而不飞散？猜想：万有引力？回顾：中子质子原子核示意图验证：质量m

数量级10-27kg；电量q

数量级10-19C；引力常量G数量级10-11；静电力常量k数量级109。结论：质子间的电磁力是万有引力的1035倍核子不可能靠自身万有引力抗衡库仑斥力。猜想：存在第三种力——核力，是核力把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。一、核力1、定义：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。2、特点（1）.核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。（2）.核力是短程力。作用范围在1.5×10-15m内。距离大于0.8×10-15m时为引力,且随距离增大而减小，超过1.5×10-15m时核力急剧下降几乎消失；距离小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。（3）.核力具有饱和性。每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。

（4）.核力与核子电荷无关。3、四种相互作用（1）.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“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。（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，（3）.强相互作用：原子核内，强力将核子束缚在一起。（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（比强力更短），作用强度比电磁力小。[即学即用1]

判断下列说法的正误．

(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的．(

)

(2)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．(

)

(3)弱相互作用的力程比强力更短．(

)

(4)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因．(

)

×√√√

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。质子数中子数理想的质子数和中子数相等的稳定原子核实际存在的原子核原因分析：核越大，核子间距离增大库仑力与核力均减少，但核力减少快增大到一定程度时，核力较小，不足以平衡库仑力时，原子核会不稳定。若增加中子，与其它核子无库仑力，但有核力，有助于原子核稳定核力是短程力，若超过其作用范围，增加中子，原子核也不稳定，所以原子序数越大越不稳定。二、原子核中质子与中子的比例

由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，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也无济于事，这样的核必然是不稳定的。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。现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。[即学即用2]判断下列说法的正误．(1)在原子核的组成中，质子数等于中子数．(

)(2)原子核大到一定程度，原子核就不稳定了．(

)(3)在宇宙演化过程中，只有稳定的原子核长久地留了下来．(

)(4)稳定的重原子核里，质子数比中子数多．(

)×√√×宏观模型：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。两个物体为了结合而失去了一些能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们这份能量。微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、赋予光子等某种途径让它得到13.6eV的能量。这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中。三、结合能

自然，原子核越大，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称作比结合能也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。比结合能[即学即用3]

判断下列说法的正误．(1)一切原子核均具有结合能．(

)(2)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高．(

)(3)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定．(

)(4)自由核子结合为原子核时，可能吸收能量．(

)××√√

从相对论得出，物体的能量和质量之间存在如下密切联系。爱因斯坦的质能方程表明：物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系。四、质量亏损中子的质量=1.6749×10－27Kg质子的质量=1.6726×10－27Kg中子和质子的质量和=3.3475×10－27Kg氘核的质量=3.3436×10－27Kg质量差△m=0.0039×10－27Kg质量亏损:例题：

原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。

核子在结合成原子核时出现质量亏损，所以要放出能量，大小为：质量亏损例题：爱因斯坦的质能方程：E＝mc2△m=0.0039×10－27Kg质量亏损:△E=

△mc2=0.0039×10-27×(3×108)2J=3.51×10-13J又1eV=1.60×10-19J∴△E=2.19×106

eV=2.19MeV比结合能为:质量亏损表明：原子核内的确存在着结合能。核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm

中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。比结合能核子的比结合能随质量数的变化z下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的是(

)A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大D1、核子结合成原子核，新核质量小于核子的质量(质量亏损)，同时以光子形式释放核能;

原子核分解为核子时，需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.2、核反应过程中，质量亏损时，核子个数不亏损(即质量数守恒)，可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.3、质量亏损并非质量消失，而是减少的质量m以能量形式辐射(动质量)，因此质量守恒定律不被破坏。有关问题的理解和注意事项4、国际单位：常用单位:m用“u”(原子质量单位)1u=1.660566×10-27kg，c=3.0×108m/s，