高中物理第十九章原子核5核力与结合能教材梳理素材新人教版选修3-5

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1、5核力与结合能疱丁巧解牛知识•巧学一、核力与四种基本相互作用1.核力：组成原子核的每个核子Z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.深化升华因为核子间存在核力，所以原子核内蕴藏着巨大的能量.(2)核力是短程力，作用范圉在1.5X10%之内，核力在大于0.8X1015m时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5X1015m,核力急剧下降儿乎消失;而在距离小于0.8X10%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

2、质称为核力的饱和性.深化升华核力与电荷无关.在原子核中，质子与质子，中子与中子，中子与质子间的核力相同.(4)在原子核内，除核力外还存在一种弱力，弱力是引起原子核发生P衰变的原因，即引起中子一一质子转变的原因，弱力也是短程力，其力程比强力更短，为1018m,作用强度比静电力还小.深化升华四种基本相互作用：万有引力，电磁力，强相互作用，弱相互作用.二、原子核中质子与中子的比例原子核越大，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，而核力减小得更快，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，这吋，如果不再成对地增加质子和

3、中子，而是只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维持原子核的稳定.由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多•rti于核力的作用范围是有限的，以及核力和饱和性，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.结合能市于核子间存在看强大的核力，要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功，也就是说需要提供一定的能量.我们把这个能量叫做结合能.联想发散结合能越大，将原子核拆散开需要的能量越多，说明原子核越稳定.例如，用光子照射気核(：H),只有当光子的能量等于或大于2.2MeV时

4、，才能使它分解为质子和中子，核反应方程为：Y•反过来，使一个质子和一个中子结合成氟核,会放岀2.2MeV的能量.因此,氛核结合能为2.2MeV.深化升华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量.2.比结合能(平均结合能)原子核的结合能与其核子数Z比，称做平均结合能.联想发散由平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时，就可释放核能.3.平均结合能与原子核的稳定性(1)平均结合能的大小能够反映核的稳定程度，平均结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定.(1)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，平均结合能都比较小，中等核子数的原子核，平均结合能

5、较大，表示这些原子核较稳定.(2)当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时就可释放核能，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.深化升华核子数较小的轻核与核子数较大的重核,平均结合能都比较小.屮等核子数的原子核，平均结合能较大，表示这些原子核较稳定.四、质量亏损1•质量亏损组成原子核的核子的总质量与原子核的质量Z差，叫做核的质量亏损.2.质能方程原子核释放能量吋，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二me"或AE二△[)!(?)这就是著名的爱因斯坦质能

6、方程，因此在计算核能时，可以通过先计算质量亏损Am,再代入质能方程求出核能.学法一得结合能的计算：在计算核能时，可用通过先计算质量亏损Am,再由AE=Amc2计算求得核能.(1)核反应中释放或吸收的能量，可以根据反应物和牛•成物的质量差用质能方程计算，(2)核反应中能量的吸收，与核力的作用有关.当核子结合成原子核时，核力耍做功,所以放出能量•原子核分裂为核子时，要克服核力做功，所以要从外界吸收能量.误区警示爱因斯坦的质能方程反映的是质量亏损和释放出核能这两种现彖Z间的联系，并不表示质量和能量之I'可转变关系，对质量亏损，切忌不能误解为这部分质量转变成了能量，质能方程的本质是：第一，质量或能

7、量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一属性(质量和能量)等同起来；第二，质能方程揭示了质量和能量的不对分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个量可以相互转化；第三，质量亏损不是否定了质量守恒定律.根据爱因斯坦的相对论，辐射出的Y光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等于质量的亏损，所以质量和能量守恒仍成立.典题・热题知识点一