3核力與結合能2.核力及核力的特點(1)核力:原子核中的②

核子

之間存在一種③

很強

的相互作用,即存在一種

核力,它使得核子緊密地④

結合

在一起,形成穩定的原子核.這種作用稱為強

相互作用.1.四種基本相互作用1|核力與四種基本相互作用更短(2)核力的特點:距離增大時,強相互作用急劇⑤

減小

,它的作用范圍只有約10-15m,即原子核的大小,超過這個界限,這種相互作用實際上已經不存在了,它是⑥

短程

力.1.結合能原子核是核子憑借⑦

核力

結合在一起構成的,要把它們分開,也需要⑧

能量

,這就是原子核的結合能.這個能量也是核子結合成原子核而⑨

釋放

的能

量.組成原子核的核子越多,它的結合能越⑩

大

.2.比結合能原子核的

結合能

與

核子數

之比,叫作比結合能,也叫作平均結合能.比結合能越大,原子核中核子結合得越牢固,原子核越

穩定

.2|結合能1.愛因斯坦質能方程:

E=mc2

.2.質量虧損原子核的質量

小于

組成它的核子的質量之和,這個現象叫作質量虧損.質量虧損表明,的確存在著原子核的

結合能

.3.比結合能的特點(1)不同原子核的

比結合能

是不一樣的.(2)

中等大小

的核的比結合能最大(平均每個核子的質量虧損最大),這些核最穩定.3|質量虧損1.原子核中粒子所受的萬有引力和電磁力可以達到平衡.

(

?)提示:原子核中粒子所受的萬有引力遠小于電磁力,不可能達到平衡.2.核力是強相互作用,在任何情況下都比庫侖力大.

(

?)提示:核子間距離超過10-15m,核力消失.3.原子核內的質子是靠萬有引力來抗衡庫侖斥力的.

(

?)提示:原子核內的質子是靠核力來抗衡庫侖斥力的.4.弱相互作用是引起原子核β衰變的原因.

(√)5.質能方程E=mc2表明了質量與能量間的一種對應關系.

(√)提示:質能方程E=mc2表明了一定質量與一定能量相對應.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“?”.6.原子核的結合能就是核子結合成原子核時需要的能量.

(

?)提示:原子核的結合能就是核子結合成原子核時釋放的能量.7.組成原子核的核子越多,它的結合能就越大.

(√)8.結合能越大,核子結合得越牢固,原子核越穩定.

(

?)提示:比結合能越大,原子核越穩定.9.比結合能越大,原子核越穩定.

(√)|結合能和質量虧損情境

原子核的核子之間存在著巨大的核力,使小小的原子核蘊藏巨大的能量.

如圖,氦原子核是由兩個質子和兩個中子憑借核力結合在一起的,要把它們分開,需

要吸收能量.反過來,4個核子結合成氦原子核要放出能量.當核反應發生時,要吸收或放出大量的能量.在有質量虧損的核反應當中,放出能量.進入20世紀以后,核能已成為能源家族中重要的一員.問題1.是不是從任何一種核反應中都能獲得能量?提示:不是.有的核反應需要吸收能量.2.有人認為質量虧損就是核子的個數變少了,這種認識對不對?提示:不對.在核反應中質量數守恒即核子的個數不變,只是核子組成原子核時,仿

佛變“輕”了一些,原子核的質量小于組成它的核子的質量之和,即發生了質量虧

損.3.核反應過程發生了質量虧損,同時釋放出核能,能說這部分質量轉變為能量了嗎?提示:不能.質量虧損并不是這部分質量轉變為能量.

比結合能與原子核穩定的關系(1)比結合能的大小能夠反映原子核的穩定程度,比結合能越大,原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩定.(2)當比結合能較小的原子核轉化成比結合能較大的原子核時,就可能釋放核能.

例如,一個核子數較大的重核分裂成兩個核子數小一些的核,或者兩個核子數很小

的輕核結合成一個核子數大一些的核,都能釋放出巨大的核能.

質量虧損與質能方程(1)質量虧損,并不是質量消失.(2)質能方程E=mc2說明一定的質量總是跟一定的能量相聯系的.質能方程揭示了

質量和能量的不可分割性,建立了這兩個屬性在數值上的關系,但不等于這兩個量

可以相互轉化.(3)根據質能方程,物體的總能量與其質量成正比.物體質量增加,則總能量隨之增

加;質量減少,總能量也隨之減少,這時質能方程也寫作ΔE=Δmc2.

計算核能的方法(1)根據質量虧損計算核能先計算質量虧損Δm:根據核反應方程,計算核反應前后的質量虧損Δm.再計算核能ΔE:若Δm的單位是千克,則應用ΔE=Δmc2計算核能,ΔE的單位是焦耳;若

Δm的單位是u,則應用ΔE=Δm×931.5MeV計算核能,ΔE的單位是MeV.(2)根據能量守恒和動量守恒來計算核能參與核反應的粒子所組成的系統,在核反應過程中的動量和能量是守恒的,因此,利

用動量