高二物理核力知识精讲 粤教版

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1、高二物理核力知识精讲粤教版一.本周教学内容：核力1.核力与结合能2.重核的裂变3.核聚变4.粒子和宇宙知识归纳、总结：一.核力与结合能（一）核力1.定义：组成原子核的相邻核子之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力。2.核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质：（1）核力是强相互作用(强力)的一种表现。在它的作用范围内，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之内，核力在大于0.8×10－15m时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×1

2、0－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。（3）每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。3.四种基本相互作用自然界中最基本的四种相互作用是：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。（二）原子核中质子和中子的比例1.轻核与重核中的比例自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，较重的原子核，中子数大于质子数，越重的两者相差越多。2.对质子与中子比例的解释原子核越大，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

3、子间的核力不足以平衡它们的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，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斥力，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。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。（三）结合能1.结合能：核子结合成原子核时放出的能量，或原子核分解成核子时吸收的能量，都叫做原子核的结合能。例如，用光子照射氘核()，只有当光子

4、的能量等于或大于2.2MeV时，才能使它分解为质子和中子。核反应方程为：反过来，使一个质子和一个中子结合成氘核，会放出2.2MeV的能量。因此，氘核的结合能为2.2MeV。2.比结合能：原子核的结合能与其核子数之比，称做比结合能。3.比结合能与原子核的稳定性。（1）比结合能的大小能够反映核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。（2）核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，中等核子数的原子核，比结合能较大，表示这些原子核较稳定。（3）当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可释放核

5、能，例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能。（四）质能方程1.质量亏损：组成原子核的核子的总质量与新原子核的质量之差，叫做核的质量亏损。2.质能方程：原子核释放能量时，要产生质量亏损，物体的能量和质量之间存在着密切的联系。它们之间的关系是：E=mc2（或△E=△mc2）这就是著名的爱因斯坦质能方程。因此在计算核能时，可以通过先计算质量亏损△m，再代入质能方程求出核能。二.重核的裂变（一）重核裂变定义：使重核分裂成中等质量的原子核的核反应叫重核的

6、裂变。重核的裂变只发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发地产生。（二）铀核的裂变1.发现：1938年德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能的利用迈出了第一步。2.裂变产物：铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙(Xe)和锶(Sr)，有时裂变为钡(Ba)和氪(Kr)，有时裂变为锑(Sb)和铌(Nb)。产物不同，释放的能量和中子数也不尽相同。例如，其中一种核反应方程为：3.链式反应：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状，核子间的距离增大，

7、因而核力迅速减弱，使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，同时放出2～3个中子。这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能，这就叫链式反应，如图所示。4.链式反应首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂过程中，又会放出更多中子，这些中子再去轰击更多铀核，产生更多中子，就形成了链式反应。这个反应速度很快，不加控制的话，能量在很短的时间内急剧释放(原子弹)；如果采用其他方法对反应速度加以控制的话，能量缓慢释放(核电站)。（三）核电站原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短时间内释放出来

8、。核电站是利用缓慢释放的核能来发电的，这是核能的和平利用，因此核电站是可控的链式反应。现在世界上已有不少国家建有核电站，我国已建成使用和正在建设的核电站必将为现代化建设提供能源保障。三.核聚变（一）聚变1、定义：轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚