ddd19.5核力与结合能(可上课直接用).

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1、§19.5核力与结合能回顾：原子核的组成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？验证：间距r数量级10-15m；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：万有引力只有库仑力的10-35到10-36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、核力与四种基本相互作用这种作用力有哪些特点？人们对这种相互作用的认识还有哪些地方有待完善？核力：能够把

2、核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。一、核力与四种基本相互作用2.核力是短程力。约在10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力,距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。1.核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。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，这种性质称之为核力的饱和性。特点4.核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。（见书本P79图）小于0

3、.8×10-15m时核力的变化规律还不清楚。一、核力与四种基本相互作用弱相互作用是引起原子核发生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，其力程比强力更短，为10-8m，作用强度比电磁力弱。人们对这种相互作用的认识还有哪些有待完善？第四种基本相互作用就是弱相互作用，它有何作用？有何特点？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。四种相互作用3.强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。2.电磁力：在原子核外，电磁力使电子

4、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，当然距离越远，力就越小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，其力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。物理学有一条理论：叫做简单才是美。能否将这四条理论统一起来呢？一、核力与四种基本相互作用一、核力与四种基本相互作用典例探究例1.从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和不同之处（1）它们分别涉及四种基本相互作用的哪一种？（2）每种反应分别改变了或重

5、新安排了什么？二、原子核中质子和中子的比例①稳定的轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数有何特点？你能分析其中的原因吗？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。②稳定的重核（原子序数大于20）的质子数和中子数有何特点？你能分析其中的原因吗？二、原子核中质子和中子的比例重核（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

6、子间距也大，由于核力的饱和性，核力会因为核子间距的变大而大幅度减小，甚至小于电磁力。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。二、原子核中质子和中子的比例不能；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。③若不断增大原子核的中子数，能不断增大原子核吗？为什么？三、结合能①将一个质子和

7、中子结合在一起，会产生什么现象？若要把它们分开，需要什么条件？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掉了。两个物体为了结合而付出了代价－－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

8、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②结合能是原子具有的能量吗？如何理解结合能？三、结合能当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量。这个能量叫做原子核的结合能。结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能