19．5 核力与结合能
【知识要点】
一．核力与四种基本相互作用
1.是万有引力。
2.是电磁力(库仑力是一种电磁力)。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比万有引力强1035倍。
3.核力：把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。
核力特点：
（1）核力是强相互作用(强力)的一种表现。
（2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内。
（3）核力存在于核子之间，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。
(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。
4.弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。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。
二．原子核中质子与中子的比例
随着原子序数的增加，较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。
提示：从电磁力和核力的作用范围去考虑。
三．结合能
1.原子核的结合能：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.
注意：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.原子核越大，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
原子核的稳定性：比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定.
四．质量亏损
1.爱因斯坦质能方程： E＝mc2式中，c为真空中的光速。
2.质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象称为质量亏损
注意：没有违反质量守恒定律；减小的那部分质量等
于γ光子的动质量。
3.核反应中由于质量亏损而释放的能量：
△E=△m c2
注意：没有违反能量守恒定律；减小的这部分能量以
γ光子释放出去
【典型例题】
例1.已知1个质子的质量m p=1.007 277u，1个中子的质量m n=1.008 665u.氦核的质量为4.001 509 u. 这里u表示原子质量单位，1 u=1.660 566×10-27 kg. 由上述数值，计算2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量。
答案：（28.3MeV）
【巩固练习】
1．科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用，我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于(B)
A．引力相互作用
B．电磁相互作用
C．强相互作用和弱相互作用的共同作用
D．四种基本相互作用的共同作用
2．对核子结合成原子核的下列说法正确的是( CD)
A．原子核内的核子间均存在核力
B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力
C．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间“势能”一定减小
D．对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用
3．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( D)
A．原子核中质子数和中子数一定相等
B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多
C．原子核都是非常稳定的
D．由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的
4．下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是( D )
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
5．下列说法中正确的是( B )
A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化
B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系
C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量
D．因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒
6．对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是(ABD)
A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm
B．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2
C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量
D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm
7．中子n、质子p、氘核D的质量分别为m n、m p、m D.现用能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，核反应方程为γ＋D―→p＋n，若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( C )
A.1
2
[(m D－m p－m n)c2－E]
B.1
2
[(m p＋m n－m D)c2－E]
C.1
2
[(m D－m p－m n)c2＋E]
D.1
2
[(m p＋m n－m D)c2＋E]
8．原子质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量，真空中光速为c.当质量分别为m1 kg 和m2 kg的原子核结合为质量为M kg的原子核时，释放出的能量是( C)
A．(M－m1－m2)u·c2 J
B．(m1＋m2－M)u×931.5 J
C．(m1＋m2－M)c2 J
D．(m1＋m2－M)×931.5 eV
9．已知：氮核质量M N＝14.007 53 u，氧17核的质量为M O＝17.004 54 u，氦核质量M He＝4.003 87 u，氢核质量为M H＝1.008 15 u.
试判断：14 7N＋42He―→17 8O＋11H这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？
参考答案
1．选B 分子力作用范围约在10－10m数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10－15 m和10－18 m之内，在这个距离上分子力不存在．在这个范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．故正确答案为B.
2．选CD 由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×10－15 m，核力表现为引力，在此过程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15m，故C正确；对质子数较多的原子核，由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑斥力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确．3．选D 较轻的原子核中质子数与中子数大致相等，但在重原子核内中子数多于质子数，A、B错．有些原子核是不稳定的，如具有放射性的原子核，C错．由于核力是短程力及核力的饱和性，原子核增大到一定程度，即使能形成原子核，原子核也是不稳定的．综上所述，只有选项D 正确．
4．选D 核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A错；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C错；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D正确．5．选 B E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量和质量之间存在相互转化的关系，A错误，B正确．核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，C错误．在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，D错误．故正确答案为B.
6．选ABD 一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少
Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确．如果物体的质量增加了Δm，它的能量一定相应增加Δmc2，所以选项B正确．某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误．7．选C 核反应过程中释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m D－m p－m n)c2，质子和中子的总动能为E k ＝ΔE＋E，中子的动能是总动能的一半，故C正确．
8．选C 在核能计算时，如果质量单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，单位是J；若质量单位是u，则利用ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，则选项C正确．
9．解析：反应前总质量：M N＋M He＝18.011 40 u.
反应后总质量：M O＋M H＝18.012 69 u.
可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应．
吸收的能量利用ΔE＝Δmc2来计算，若反应过程中质量亏损1 u，就会释放931.5 MeV的能量，故：
ΔE＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV≈1.2 MeV
答案：吸收能量，能量变化1.2 MeV
核力与结合能 三维教学目标 1、知识与技能 （1）知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用； （2）知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小； （3）理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损； （4）知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。 2、过程与方法 （1）会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能； （2）培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。 3、情感、态度与价值观 （1）使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力； （2）认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。 教学重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。 教学难点：结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 教学过程： 第五节核力与结合能 （一）引入新课 提问1：氦原子核中有两个质子，质子质量为mp=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍?（两者相差1186倍） 提问2：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1186倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散？会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢？今天就来学习这方面的内容。 （二）进行新课 1、核力与四种基本相互作用 提示：20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力(库仑力是一种电磁力)。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比万有引力强1186倍。 基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，后来的实验证实了科学家的猜测。 提问1：那么核力有怎样特点呢？ （1）核力特点： 第一、核力是强相互作用(强力)的一种表现。 第二、核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内。 第三、核力存在于核子之间，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。总结：除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。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。 （2）四种基本相互作用力：
普通高中课程标准实验教科书—物理（选修3－5）[人教版] 第十九章原子核 新课标要求 1．内容标准 （1）知道原子核的组成。知道放射性和原子核的衰变。会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。 （2）了解放射性同位素的应用。知道射线的危害和防护。 例1 了解放射性在医学和农业中的应用。 例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。 （3）知道核力的性质。能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。 （4）认识原子核的结合能。知道裂变反应和聚变反应。关注受控聚变反应研究的进展。 （5）知道链式反应的发生条件。了解裂变反应堆的工作原理。了解常用裂变反应堆的类型。知道核电站的工作模式。 （6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。 例3 思考核能开发带来的社会问题。 （7）初步了解恒星的演化。初步了解粒子物理学的基础知识。 例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。 2．活动建议： （1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。 （2）观看有关核能利用的录像片。 （3）举办有关核能利用的科普讲座。 新课程学习 19．5 核力与结合能 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用； 2．知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小； 3．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；
4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。 （二）过程与方法 1．会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能； 2．培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。 （三）情感、态度与价值观 1．使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力； 2．认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。 ★教学重点 质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。 ★教学难点 结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 复习提问：氦原子核中有两个质子，质子质量为m p=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍? 学生通过计算回答：两者相差1036倍 问：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散?会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢?今天就来学习这方面的内容，也就是第五节：核力与结合能(板书)点评：让学生从熟悉的库仑定律和万有引力定律出发，比较氦原子核中两个质子之间的库仑斥力与万有引力的大小，产生强烈的认知冲突,进而引入核力的概念。 （二）进行新课 1．核力与四种基本相互作用(板书) 点拨：20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力(库仑力是一种电磁力)。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比万有引力强1036倍。 基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核,后来的实验证实了科学家的猜测. 问：那么核力有怎样特点呢?
2019年高考高三物理 波粒二象性、原子结构、原子核单元总结与测知识网络
学习重点和难点 1、光电效应现象的基本规律。在光电效应中（1）对光的强度的理解，（2）发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最大初动能无关，只与入射光的强度成正比，此处是难点之一； 2、玻尔模型中能级的跃迁及计算。在玻尔原子模型中能级的跃迁问题以及量子化的提出也是难点之一； 3、原子核的衰变问题以及核能的产生与计算是本部分重点。核能的计算与动量和能量的结合既是重点又是难点，要处理好。 知识要点知识梳理 知识点一——光的本性 1、光电效应 （1）产生条件：入射光频率大于被照射金属的极限频率 （2）入射光频率决定每个光子的能量决定光子逸出后最大初动能（3）入射光强度决定每秒逸出的光子数决定光电流的大小 （4）爱因斯坦光电效应方程 2、光的波粒二象性 光既有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，这就是光的本性。 （1）大量光子的传播规律体现波动性；个别光子的行为体现为粒子性。 （2）频率越低，波长越长的光，波动性越显著；频率越高，波长越短的波，粒子性越显著。 （3）可以把光的波动性看作是表明大量光子运动规律的一种概率波。 知识点二——原子核式结构 1、α粒子散射 α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度
偏转，极少数偏转角大于90°，有的甚至被弹回。 2、核式结构模型 原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核，带负电的电子在核外空间绕核旋转。原子半径大约为10-10m，核半径大约为10-15～10-14 m。 知识点三——氢原子跃迁 对氢原子跃迁的理解： 1、原子跃迁的条件 原子从低能级向高能级或从高能级向低能级跃迁时吸收或放出恰好等于发生跃迁时的两能级间的能级差的光子；当光子的能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的动能；原子还可吸收实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要实物粒子的能量大于或等于两能级的差值，均可使原子发生能级跃迁。 2、氢原子跃迁时发出不同频率光子的可能数 一群氢原子从第n能级向低能级跃迁时最多发出的光子数为种。 知识点四——原子核反应 1、天然放射现象 元素自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。 （1）法国科学家贝克勒尔首先发现天然放射现象，揭示了人类研究原子核结构的序幕。 （2）原子序数大于或等于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具 有放射性。 2、原子核人工转变 用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，即， 其中为靶核的符号，x为入射粒子，是新核，y是放射出粒子的符号。 发现质子的方程：（卢瑟福） 发现中子的方程：（查德威克） 发现正电子的方程：（约里奥·居里夫妇） 原子核的组成：质子和中子，统称为核子。 核反应方程遵循两个守恒关系，即核电荷数守恒和质量数守恒。 质子数=原子序数=核电荷数 质量数=质子数+中子数
第十九章原子核 新课标要求 1．内容标准 （1）知道原子核的组成。知道放射性和原子核的衰变。会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。 （2）了解放射性同位素的应用。知道射线的危害和防护。 例1 了解放射性在医学和农业中的应用。 例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。 （3）知道核力的性质。能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。 （4）认识原子核的结合能。知道裂变反应和聚变反应。关注受控聚变反应研究的进展。 （5）知道链式反应的发生条件。了解裂变反应堆的工作原理。了解常用裂变反应堆的类型。知道核电站的工作模式。 （6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。 例3 思考核能开发带来的社会问题。 （7）初步了解恒星的演化。初步了解粒子物理学的基础知识。 例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。 2．活动建议： （1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。 （2）观看有关核能利用的录像片。 （3）举办有关核能利用的科普讲座。 新课程学习 19．5 核力与结合能 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用； 2．知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小； 3．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损； 4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。 （二）过程与方法 1．会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能；
2．培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。 （三）情感、态度与价值观 1．使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力；2．认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。 ★教学重点 质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。 ★教学难点 结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。 ★教学方法
19．5 ★ 新课标要求 （一）知识与技能 1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用； 2．知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小； 3．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损； 4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。 （二）过程与方法 1．会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能； 2．培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。 （三）情感、态度与价值观 1．使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力； 2．认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。 ★教学重点 质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。 ★教学难点 结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。 ★ 教学方法 -可编辑- 教师启发、引导，学生讨论、交流 ★教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
★课时安排 1 课时 ★ 教学过程 （一）引入新课 复习提问：氦原子核中有两个质子，质子质量为m p=1.67 x 10-27,g带电量为元电荷e=1.6 x 10-1,C原子核的直径的数量级为 10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍？ 学生通过计算回答：两者相差1036倍 问：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散？会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢？今天就来学习这方面的内容，也就是第五节：核力与结合能（板书）点评：让学生从熟悉的库仑定律和万有引力定律出发，比较氦原子核中两个质子之间的库仑斥力与万有引力的大小，产生强烈的认知冲突,进而引入核力的概念。 （二）进行新课 1 ．核力与四种基本相互作用（板书） 点拨：20 世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力（库仑力是一种电磁力）。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比-可编辑- 万有引力强1036 倍。 基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存 在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核后来的实验证实了科学家的猜测. 问：那么核力有怎样特点呢?
3．核力与结合能 学习目标：1．[物理观念]知道四种基本相互作用与核力的特点，了解结合能、比结合能和质量亏损的基本观念和相关实验。2．[科学思维]理解核力是短程力，掌握比结合能和质量亏损，能用质能方程进行计算，提高分析、解决问题的能力。3．[科学探究]通过教材上的科学推理，掌握其实质，培养科学推理的能力。 4.[科学态度与责任]学习科学家们严谨的科学态度，坚持实事求是，培养学习、探索科学的兴趣和责任。 阅读本节教材，回答第115页“问题”并梳理必要的知识点。 教材P115“问题”提示：原子核内核子之间存在一种很强的相互作用，叫强相互作用，克服质子间的斥力，把质子紧紧地束缚在一起。 一、核力与四种基本相互作用 1．强相互作用 (1)定义：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核，这种作用称为强相互作用。 (2)特点： ①核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多。 ②是短程力，作用范围只有约10－15 m。 2．弱相互作用 (1)定义：在某些放射现象中起作用的还有另一种基本相互作用，称为弱相互作用。 (2)也是短程力，作用范围只有10－18m。 3．四种基本相互作用 说明：强相互作用是短程力，每个核子只跟相邻的核子发生作用，也叫核力的饱和性。 二、结合能和质量亏损 1．结合能 原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。 2．比结合能 原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能。比结
合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。中等大小的核的比结合能最大，最稳定。 3．质能方程 物体的能量与它们质量的关系是：E＝mc2。 4．质量亏损 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。 注意：原子核的核子结合成原子核释放的能量与把它们分开需要的能量相等。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大。(×) (2)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。(√) (3)比结合能越大，原子核越稳定。(√) (4)质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系。(√) 2．(多选)对核力的认识，下列说法正确的是() A．任何核子之间均存在核力 B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用 C．核力只存在于质子之间 D．核力只发生在相距1.5×10－15 m的核子之间，大于0.8×10－15 m为吸引力，而小于0.8×10－15 m为斥力 BD[由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m之内的核子之间存在核力，核力发生在核子之间，B、D正确。] 3．(多选)下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有() A．核子结合成原子核时放出能量 B．原子核拆解成核子时要吸收能量 C．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 D．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大 AB[核子结合成原子核要放出能量，原子核拆解成核子要吸收能量，A、B正确；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，C、D错误。] 四种基本相互作用及 核力的性质 如图所示是稳定核的质子数与中子数的关系。 实线为中子数与质子数相等的情况，而实际上稳定的原子核质子数与中子数关系是另一条线。(其中Z表示质子数，N表示中子数)
§4.7 核子-核子相互作用 人类社会从核子-核子相互作用开始认识强相互作用. 核力为强相互作用, 其特点为: 力程短, 约10-13cm; 为吸引力; 强度大; 具有饱和性. 1
一. 氘核基态 氘核基态是两核子n-p系统唯一的束缚态, 给我们提供了核子间相互作用的重要信息. 氘核特性,目前的实验结果是: 结合能：B = 2.2246 MeV，很松散(在普通核中约7-8 MeV； 角动量与宇称：J P = 1+ ; 磁矩：μ d = 0.85742 μ N ; 电四极矩：Q = 2.875×10-27 cm2. 2
3
4 这个位阱有两个参数V 0与r N . r N 为势阱宽度,V 0为势阱深度, 负号表示吸引力. 核子在阱内, 在边界处： 则薛定锷方程为：N r r r r V F <=?=0 /)( ??) ~( /)( 0 /)( N N r r r r V F r r r r V F ∞=?=>=?=????[] (3) )()( )()2/(22r E r r V r r h ψψμ=+??
5 μ为质子与中子的折合质量， μ=m n m p /( m n +m p )≈1/2 m p Q V(r)为中心势, 可用分离变量法求解:u l (r)为径向波函数,满足径向方程:此式为能量为E 的本征方程. 基态为能量最低的态,应该是相对运动角动量l =0的S 态.氘核的总角动量:[](4) ),( /)()(?θψm Y r r u r l l r =[] (5) )( )()(2/)1(/)2/(22222r Eu r u r V r dr d l l h l l h =+++?μμ(6) l r r r +=S J
课时作业17 核力与结合能 1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是( ) A．核力、万有引力、库仑力 B．万有引力、库仑力、核力 C．库仑力、核力、万有引力 D．核力、库仑力、万有引力 解析：核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力，故D选项正确。 答案：D 2．下列说法中正确的是( ) A．原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力 B．对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用 C．重核比中等质量的核更稳定 D．两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力 解析：只有相邻质子间才存在核力，A、D错误；中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，起到维系原子核稳定的作用，B正确；中等质量大小的核最稳定，C错误。 答案：B 3．下列说法正确的是( )
A．自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒 B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量 C．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应 D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应 解析：核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒，其中质量数守恒并不是质量守恒。核反应过程中往往伴随着质量亏损，并有能量变化。若反应后质量减小，则释放出能量，反之则吸收能量，所以C选项正确。 答案：C 4．下列说法中，正确的是( ) A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化 B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度 C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量 D．因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒 解析：E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量与质量之间存在相互
《核力与结合能》 本节教材是在学生已经掌握了原子核是由质子和中子组成的基础上，探究是什么作用使得质子和中子可以有机地组成一个稳定的整体。为此，教材首先安排了“核力与四种基本相互作用”，在教授这部分内容时，注意引导学生《物理必修1》第三章第1节的知识，同时突出
科学家的大胆“猜想”在研究中的作用。再利用核力的性质解释“原子核中质子与中子的比例”时，首先注意读懂教科书图19.5-2所揭示的稳定核中核子的组成情况，再结合核力和电磁里的共同作用，借鉴经典的动力学理论，寻求稳定原子核中核子按不同比例组成的原因。从力的角度认识了原子核后，“结合能”的教学实际上是从能量的角度再次认识原子核，结合能和比结合能的教学，是本节的难点，也是重点，注意结合教科书的例题和教科书图19.5-3讲清楚其物理意义。 【知识与能力目标】 1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用； 2．知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小； 3．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损； 4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。 【过程与方法目标】 1．会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能； 2．培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。 【情感态度价值观目标】 1．使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力；2．认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。 【教学重点】 质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。 【教学难点】 结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 （一）引入新课 复习提问：氦原子核中有两个质子，质子质量为m p=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍?
高中物理-核力与结合能课后练习 基础巩固 1．对核力的认识,下列正确的是( ) A ．任何物体之间均存在核力 B ．核力广泛存在于自然界中的核子之间 C ．核力只存在于质子之间 D ．核力只发生在相距1.5×10－15 m 以内的核子之间,大于0.8×10－15 m 、小于1.5×10 －15 m 为吸引力,而小于0.8×10－15 m 为斥力 2．下列说法中正确的是( ) A ．原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力 B ．对质子数较多的原子核,其中的中子起到维系原子核稳定的作用 C ．重核比中等质量的核更稳定 D ．两个质子之间不管距离如何,核力总大于库仑力 3．对结合能、比结合能的认识,下列正确的是( ) A ．一切原子核均具有结合能 B ．自由核子结合为原子核时,可能吸收能量 C ．结合能越大的原子核越稳定 D ．比结合能越大的原子核越稳定 4．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献,联合国将2005年定为“国际物理年”。对于 爱因斯坦提出的质能方程E ＝mc 2,下列说法中不正确．．． 的是( ) A ．E ＝mc 2 表明物体具有的能量与其质量成正比 B ．根据ΔE ＝Δmc 2可以计算核反应中释放的核能 C ．一个中子和一个质子结合成氘核时,释放出核能,表明此过程中出现了质量亏损 D ． E ＝mc 2中的E 是发生核反应中释放的核能 5．某核反应方程为234112H+H He+X →。已知21H 的质量为2.013 6 u,31H 的质量为3.018 0 u,4 2He 的质量为4.002 6 u,X 的质量为1.008 7 u 。则下列说法中正确的是( ) A ．X 是质子,该反应释放能量 B ．X 是中子,该反应释放能量 C ．X 是质子,该反应吸收能量 D ．X 是中子,该反应吸收能量 6．原子质量单位为u,1 u 相当于931 MeV 的能量,真空中光速c ,当质量分别为m 1和m 2的原子核结合为质量为M 原子核时释放出的能量是( ) A ．(M －m 1－m 2) u×c 2 J B ．(m 1＋m 2－M ) u×931 J C ．(m 1＋m 2－M )c D ．(m 1＋m 2－M )×931 MeV 能力提升 7．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30 MeV 的能量,当三个α粒子结合成一个碳核时,放出7.26 MeV 的能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时,释放的能量约为( ) A ．21.04 MeV B ．35.56 MeV C ．77.64 MeV D ．92.16 MeV 8．原来静止的原子核A Z X 质量为m 1,处在区域足够大的匀强磁场中,经α衰变后变成质量 为m 2的原子核Y,α粒子的质量为m 3,已测得α粒子的速度垂直于磁场B ,且动能为E 0,假定原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能,则下列四个结论中,正确的是( ) A ．核Y 与α粒子在磁场中运动的周期之比为 22 Z - B ．核Y 与α粒子在磁场中运动的半径之比为22Z -
14.5核力与结合能 教学目标： 1．了解四种相互作用，知道核力的特点。 2．认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算。 3．能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因 教学重难点： 1．理解核力的特点 2．理解原子核中质子和中子的比例问题 3．质量亏损的计算，结合能和比结合能的理解和计算。 教学过程： 一、引入： 原子核的半径约为10-15m , 只相当原子半径的万分之一。在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是很大，万有引力太小，只有库仑力的10-36。那么质子为什么能挤在一起而不飞散?会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢?今天就来学习这方面的内容，也就是第五节：核力与结合能 二、授新 1．核力与四种相互作用：相互作用，相互作用，相互作用，相互作用。 （1）核力的特点： ①核力是四种相互作用中的相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力得多。 ②核力是短程力。约在量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为力, 距离为10×10-15m时核力几乎，距离小于0.8×10-15m时为力，因此核子不会融合在一起。 ③核力具有饱和性。每个核子只跟的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。 ④核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子无关。 （2）弱相互作用 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，作 用强度比电磁力。 2．原子核中质子和中子的比例 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。
新人教版高中物理必修第三册教案： 核力与结合能 【教学目标】 一、知识与技能 1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用。 2．知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小。 3．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损。 4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。 二、过程与方法 1．会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能。 2．培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。 三、情感、态度与价值观 1．使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力。 2．认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。 【教学重点】 质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。 【教学难点】 结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。 【教学过程】 一、复习提问、新课导入 提问：氦原子核中有两个质子，质子质量为m p=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍？（两者相差1036倍） 提问：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散？会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢？今天就来学习这方面的内容。 二、新课教学 （一）核力与四种基本相互作用 提示：20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力（库仑力是一种电磁力）。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比万有引力强1036倍。
2020年天津市普通高中学业水平等级性考试物理模拟试题（四） 本试卷分选择题和非选择题两部分，满分100分 第Ⅰ卷（选择题） 注意事项： 每小题选出答案后，填入答题纸的表格中，答在试卷上无效。 本卷共8题，每题5分，共40分。 一、选题题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1．近代物理取得了非常辉煌的成就，下列关于近代物理的说法正确的是（ ） A ．用同频率的光照射不同的的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k 越大，则这种金属的逸出功W 就越大 B ．137Cs 是核泄漏时对人体产生有害辐射的的重要污染物，其核反应方程式137 13755 56Cs Ba+X 其中X 为电 子 C ．一个氢原子处在n =4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子 D ．每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越不稳定 2．图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R 1=55 Ω，R 2=110 Ω，A 、V 为理想电流表和电压表，若流过负载R 1的正弦交变电流如图乙所示，已知原、副线圈匝数比为2:1，下列表述正确的是（ ） A ．电流表的示数为2 A B ．原线圈中交变电压的频率为100 Hz C ．电压表的示数为156 V D ．变压器的输入功率330 W 3．如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s ，它发出的是两种不同颜色的a 光和b 光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为ab 两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a 光的颜色（见图乙）．则以下说法中正确的是（ ）
19.5 核力与结合能习题 一、知识点扫描 1、核力与四种基本相互作用 问题1：氦原子核中有两个质子，质子质量为mp=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍? 问题2：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散？会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢？ 基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，后来的实验证实了科学家的猜测。 那么核力有怎样特点呢？ （1）核力特点： 第一、核力是强相互作用(强力)的一种表现。 第二、核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内。 第三、核力存在于核子之间，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。 总结：除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。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。 （2）四种基本相互作用力： 弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用： ①弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力； ②强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力； ③电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体→长程力； ④引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状→长程力。 2、原子核中质子与中子的比例
第5节核力与结合能 1．原子核内相邻核子之间的作用力叫核力，把 原子核内核子分开所需要的能量叫结合能。 2．结合能与核子数之比叫比结合能。比结合能 越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核 越稳定。 3．原子核的质量小于组成它的核子的质量之和， 这个现象叫做质量亏损。 一、核力与四种基本相互作用 1．核力 (1)定义：原子核里的核子间的相互作用力。 (2)作用：把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。 2．核力的特点 (1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。 (2)核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15 m之内。核力在大于0.8×10－15 m，小于1.5×10－15 m的范围内表现为吸引力，在小于0.8×10－15 m时表现为斥力。 (3)每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。 3．第四种相互作用 核物理学家在原子核内发现了自然界的第四种相互作用——弱相互作用，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。该作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18m，作用强度比电磁力小。 4．四种基本相互作用 四种基本相互作用包括万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用，在相同距离上，电磁力大约比万有引力强1035倍。 二、原子核中质子与中子的比例 1．较轻原子核：质子数和中子数大致相等。
2．较重原子核：中子数大于质子数，越重的原子核两者相差越多。 三、结合能与质量亏损 1．结合能 原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。 2．比结合能 原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。中等大小的核的比结合能最大，最稳定。 3．质能方程 物体的能量与它们质量的关系是：E＝mc2。 4．质量亏损 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。 1．自主思考——判一判 (1)原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡。(×) (2)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大。(×) (3)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。(√) (4)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量。(×) (5)比结合能越大，原子核越稳定。(√) (6)质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系。(√) 2．合作探究——议一议 (1)质子之间存在库仑力，质子与中子、中子与中子之间没有库仑力，那么是不是质子之间存在核力，质子与中子、中子与中子之间没有核力？ 提示：不是。核力是短程力，存在于相邻的核子之间，无论是质子之间、质子与中子之间还是中子之间，都存在核力。 (2)为什么核电荷数越多的原子核越不稳定？ 提示：核电荷数越多的原子核中，有些核子之间的距离越来越大，随着距离增大，核力和质子间的斥力都减小，但核力减小得更快，当原子核大到一定程度时，核力会小于质子间的斥力，原子核就不稳定了。 (3)有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？ 提示：不对。在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化。
19．5 核力与结合能 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用； 2．知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小； 3．理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损； 4．知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。 （二）过程与方法 1．会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能； 2．培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。 （三）情感、态度与价值观 1．使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力； 2．认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。 ★教学重点 质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。 ★教学难点 结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流 ★教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 复习提问：氦原子核中有两个质子，质子质量为m p=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍? 学生通过计算回答：两者相差1036倍 问：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036
倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散?会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢?今天就来学习这方面的内容，也就是第五节：核力与结合能(板书) 点评：让学生从熟悉的库仑定律和万有引力定律出发，比较氦原子核中两个质子之间的库仑斥力与万有引力的大小，产生强烈的认知冲突,进而引入核力的概念。 （二）进行新课 1．核力与四种基本相互作用(板书) 点拨：20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力(库仑力是一种电磁力)。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比万有引力强1036倍。 基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核,后来的实验证实了科学家的猜测. 问：那么核力有怎样特点呢? 学生：阅读教材核力的特点部分，讨论、总结并回答核力特点： （1）核力是强相互作用(强力)的一种表现。 （2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内。 （3）核力存在于核子之间，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。 教师总结：除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。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。 点评：通过学生自主学习培养学生的自学能力，同时通过讨论激发学习兴趣。 教师讲述：四种基本相互作用力 弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用： ①弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力 ②强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力 ③电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体。→长程力 ④引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状。→长程力 学生：阅读课本左边的阅读内容总结自然界的四种基本相互作用力及它们的作用范围。 2．原子核中质子与中子的比例
【成才之路】2016高中物理第19章第5节核力与结合能同步练 习新人教版选修3-5 基础夯实 一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题) 1．(湛江2014～2015学年高二下学期检测)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则三种力从大到小的顺序是( ) A．核力、万有引力、库仑力 B．万有引力、库仑力、核力 C．库仑力、核力、万有引力 D．核力、库仑力、万有引力 答案：D 解析：核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，故选项D正确。 2．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( ) A．原子核中质子数和中子数一定相等 B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多 C．原子核都是非常稳定的 D．由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在 答案：D 解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数越大的原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和小的都没有中等质量原子核稳定，故A、B、C错。又由于核力是短程力及饱和性的特点，使原子核不可能无节制的增大，故D正确。 3．(佛山2014～2015学年高二下学期检测)某核反应方程为21H＋31H―→42He＋X。已知21H 的质量为2.0136u，31H的质量为3.0180u，42He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u，则下列说法中正确的是( ) A．X是质子，该反应释放能量 B．X是中子，该反应释放能量 C．X是质子，该反应吸收能量 D．X是中子，该反应吸收能量 答案：B 解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得21H＋ 3 1H―→4 2He＋ 1 0X，则X为中子，在该反应发生前反应物的总质量 m1＝2.0136u＋3.0180u＝
高中核力与结合能学案 教案 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-
核力与结合能 编写：吴昌领审核：陶海林 【知识要点】 1、组成原子核的核子之间有很强的___________，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称________，它是一种强相互作用力。 2、自然界中原子序数较________的原子核，其质子数与中子数大致相等；但原子序数较________的原子核，中子数比质子数多，越重的元素，两者的差越大。 3、核子结合在一起时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量称为原子核的 ____________，它与核子数的比值叫________________。在结合或分解过程中，反应物与生成物的质量之差叫______________。 【典型例题】 例1关于核能，下列说法中正确的有（） A．核子结合成原子核时，需吸收的能量 B．核子结合成原子核时，能放出的能量 C．不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能量相同 D．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，吸收的能量是一个恒定值 例2质子的质量m p，中子的质量为m n，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为 A．（m p+m n-m）C2 B．（m p+m n）c2 C．mc2 D．(m-m p)c2 例3已知原子核210 84Po的质量为，原子核206 82 Pb的质量为，α粒子的质量为，静止的核 210 84Po在衰变中放出α粒子后变成核206 82 Pb，求： （1）衰变过程中的质量亏损；（2）衰变过程中释放的能量；
（3）衰变后的瞬间，α粒子和206 82 Pb的动能。 【课堂检测】 1、已知氮核的质量为，氧核的质量为，氦核的质量为，质子的质量为，则核反应14 7 N ＋4 2He →17 8 O＋1 1 H是____________（填“释能”“吸能”）反应，能量变化了 ________________J。 2、一个铀235衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为×10-25kg，钍核的质量为×10-25kg，α粒子的质量为×10-27kg，则在该衰变过程中释放出的能量为 _______________J。如果有1kg铀发生这样的衰变，则铀全部衰变完，释放的能量为________________J。 3、下列关于核反应的说法正确的是 ( ) A．爱因斯坦的质能方程说明了物体质量就是能量，它们之间可以相互转化 B．由质能方程可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所含有的能量的量度 C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转化成的 D．因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量不守恒 4、下列四个核反应中，X表示中子的是 ( ) A．14 7N＋4 2 He →17 8 O＋X B．27 13 Al＋4 2 He →30 15 P＋X C．3 1H＋2 1 H →4 2 He＋X D．235 92 U＋X →136 54 Xe＋90 38 Sr＋101 n 5、用α粒子轰击硼10后，生在了氮13，并放出X粒子；而氮13不稳定，它放出Y粒子后变成碳13，则X和Y分别是 ( ) A．质子和中子 B．质子和正电子 C．中子和电子 D．中子和正电子