1、 4 核力與結合能學案高二（）班姓名：座號：.教材分析 :本節課選自高中物理粵教版選修3-5 第四章第4 節，在此之前已經學習原子核的組成，放射性和原子核的衰變，會用半衰期描述衰變速度，知道半衰期的統計意義，知道探測射線的方法，了解放射性同位素的應用，知道射線的危害和防護。新課學習：1核力與四種相互作用：相互作用，相互作用，相互作用，相互作用。（1）核力的特點：核力是四種相互作用中的相互作用 （強力） 的一種表現。在原子核尺度內，核力比庫侖力得多。核力是短程力。約在量級時起作用，距離大于0.8 10-15m 時為力 ,距離小于 0.8 10-15m 時為力，因此核子不會融合在一起。核力具有飽和

2、性。每個核子只跟的核子發生核力作用，這種性質稱之為核力的。核力具有電荷無關性。（2）弱相互作用弱相互作用是引起原子核發生衰變的原因 ,即引起中子 質子轉變的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強力更短，為，作用強度比電磁力。2原子核中質子和中子的比例輕核（原子序數小于20）的質子數和中子數大致相等；對輕核而言，核子數量相對較小，核子間距處于核力作用范圍之內，由于核力遠大于電磁力，即使質子和中子成對出現，強大的核力也可以將核子緊緊地束縛在原子核的范圍之內，形成穩定的原子核。重核（原子序數大于20）的質子數小于中子數；對于重核而言，核子數量大，核子間距也大，由于核力的飽和性，核力會因為核子間距的變

3、大而大幅度減小，甚至小于電磁力。1如果質子和中子再成對出現，原子核不穩定；如果只增加中子，由于中子之間不存在庫侖力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩定，所以重核內中子數會明顯大于質子數。由于核力是短程力，作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，如果我們我們繼續增大原子核，一些核子間的距離會大到其間根本沒有核力的作用，這時即使再增加中子，形成的核也一定是不穩定的。因此只有 200 多種穩定的原子核長久地留了下來。e3結合能 e 與比結合能e：n（1）結合能 e：克服核力束縛，使原子核分解為單個核子時的最少能量；或，若干個核子在核力的作用下結合成原子核時的能量 .（2）比結合能e：原子核的

4、結合能與之比，也叫，en又叫。比結合能越大，表示原子核結合得越，原子核越，中等大小的原子核的比結合能最，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。用強大的 光子（能量）照射氘核，可以使它分解為一個質子和一個中子。從實驗知道只有當光子能量等于或大于2.22mev 時，這個反應才會發生 . 相反的過程一個質子和一個中子結合成氘核，要放出 2.22mev 的能量。這表明要把原子核分開成核子要能量，核子結合成原子核要能量，這個能量叫做原子核的結合能 .問：氘核的結合能是mev，比結合能是mev.（3）不同原子核的比結合能是的，中等質量的原子核比結合能最，輕核和重核的比

5、結合能要些。比結合能越大，表示原子核中核子結合得越，原子核越。因為比結合能越大，將每個核子分開所需的能量越大。2例 1：氘核和氚核聚變時核反應方程為23412的平均結合能是 e 11h 1h 2he 0n+ e，已知1h3h 的平均結合能是e4e=1.09 mev ，1= 2.78 mev ，2= 7.03 mev.23計算核反應時釋放的能量 e （先寫公式，并思考為什么？再計算。）原子核的結合能很難直接測量。4質量虧損（m）（1）愛因斯坦質能方程：emc2一定的質量具有的總能量是一定的。物體的質量增加，則總能量增加，質量減小， 則總能量減少。課本例題：112(能量）1 h0 n1 h，科學家

6、研究發現，核反應前后總質量存在差異：中子的質量 27mn=1.6749 10kg質子的質量mp= 1.6726 10 27kg前：中子和質子的質量和 27mn+mp= 3.3475 10 kg后：氘核的質量 27md= 3.3436 10kg前后總質量差m = 0.0039 10 27kg（2）關于質量虧損的理解：物體的質量包括靜止質量和運動質量，質量虧損指的是靜止質量減少了，減少的靜止質量轉化為（和輻射能量有關的）運動質量。不能說質量變成了能量，質量的單位是kg，能量的單位是j。在核反應中仍然遵守質量守恒定律、能量守恒定律；質量只是物體具有能量多少及能量轉變多少的一種量度。可用質譜儀測質量，用公式e=mc2 計算核能。3例 2：氘核和氚核聚變時核反應方程為 21h 31h24he 10n+ e，已知 21h 的質量為 m1， 31h 的質量為 m2， 42he 的質量為 m3， 10n 的質量為 m4 ，光速為 c. 計算核反應時釋放的能量 e請看原子核的比結合能圖，指出中等大小的核的比結合能最大( 平均每個核子的質量虧損)，這些核最穩定。 另一方面如果使較重的核分裂成中等大小的核，或者把較小的核合并成中等大小的核，核子的比結