1、金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)第5节 核力与结合能原子核金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回核力和介子原子核一般都很稳定，说明它们之间存在很强的引力，但质子位于原子核外时，它们却互相排斥，没有任何相互吸引的迹象中子是不带电的，而质子都带有正电荷，在小小的原子核内，这些都带正电荷的质子应该相互排斥，这样原子核早就该分崩离析了可实际上这种情况并没有发生那么，中子和质子之间究竟是依靠什么强有力地结合在一起的呢？物理学家们把这
2、种只有在原子核内才能觉察到的极强的结合力称为“核力”核力是一种交换力，两核之间可以通过交换位置、交换自旋方向或同时交换位置和自旋方向而发生相互作用这种交换性可用介子场理论来说明金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回汤川秀树于1935年提出了一种解释“核力”的新理论汤川认为，自然界中应该有一种尚未被发现的新粒子质子和中子之间不断地来回抛掷、互相交换这种粒子，只要质子和中子距离近得能抛掷和接住这些粒子，它们就能牢牢地维系在一起一旦中子和质子相距较远，使那些粒子无法抵达对方时，核力就失效了汤川还进一步提出，这种新粒子质量介于电子和质子之间，大约是电子质量
3、的200倍，因此取名“介子”1947年，鲍威尔发明了核乳胶，并于1947年用这种核乳胶记录下了汤川介子衰变为介子的反应过程.1949年汤川因为创立了介子理论而获得诺贝尔物理学奖，而鲍威尔在汤川之后的1950年获诺贝尔物理学奖金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回1四种基本相互作用(1)自然界物体之间的相互作用除了以前学习的引力相互作用和电磁力相互作用，还存在_和_(2)核力：原子核里的核子间有着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核(3)核力的特点
4、：核力是_的一种表现核力是短程力，作用范围在1.51015 m之内，大于0.81015 m时表现为_小于0.81015 m表现为_每个核子只跟_的核子发生核力作用，具有饱和性答案：1(1)强相互作用 弱相互作用(3)强相互作用 引力 斥力 相邻金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回2大致相等 大于 相差越大 越大 核力的饱和性2原子核中质子与中子的比例原子核是由质子和中子组成，较轻的原子核，质子数与中子数_，但对于较重的原子核，中子数_质子数，越重的元素，_.这是因为核子数越多时，有些核之间的距离_，核力会迅速减小，使核力不足以克服质子的库仑斥力，
5、使原子核不稳定，可见原子核的粒子数不是无限多的原因而是_决定的金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回3结合能由 核 子 结 合 成 原 子 核 要 放 出 能 量，这 就 是 原 子 核 的_原子核的结合能与核子数之比，称做_也叫平均结合能_越大，表示原子核中核子结合得越_，原子核越稳定4质量亏损(1)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_(2)质能方程：物体的能量与它的质量有简单比例关系，即E_，质量亏损m与原子核的结合能的关系为：Emc2.答案：3结合能 比结合能 比结合能 牢固4(1)质量亏损(2)mc2金品质高追求我们让你更
6、放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回一、核力与四种基本相互作用1核力：组成原子核的相邻核子之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力2核力特点(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(2)核力是短程力，作用范围在1.51015 m之内(3)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3基本相互作用自然界中最基本的四种相互作用是：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用注：引力相互作用和电磁相互作用是长程力，强相互作用和弱相互作
7、用是短程力金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回二、原子核中质子和中子的比例自然界中较轻的原子核，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，原子核越重的两者相差越多注：原子核越大，有些核子间的距离越来越远，核力与电磁力都会减小，核力减小得更快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，这个原子就不稳定了这时，不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维持原子核的稳定三、结合能1结合能核子结合成原子核时放出的能量，或原子核分解成核子时吸收的能量，都叫做原子
8、核的结合能例如，用光子照射氘核()，只有当光子的能量等于或大于2.2 MeV时，才能使它分解为质子和中子核反应方程为：.反过来，使一个质子和一个中子结合成氘核，会放出2.2 MeV的能量因此，氘核的结合能为2.2 MeV.金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回2比结合能原子核的结合能与其核子数之比，称为比结合能不同原子核的比结合能随质量数变化图线如右图所示3比结合能与原子核的稳定性(1)比结合能的大小能够反映核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，中等核子数的原子核，
9、比结合能较大，表示这些原子核较稳定(3)当比结合能较小的原子核转化成比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金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的是()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，因此它的结合能也越大C重核与中等质量核相比较，重核的结合能和比结合能都大D中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大解析：核子结合成原子核
10、是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，选项A错误比结合能越大的原子核越稳定，但其结合能不一定大，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小，其结合能比重核反而小，选项B、C错误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，选项D正确答案：D金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回变式迁移1关于核力说法正确的是()A核力与万有引力没有区别，都是物体间的作用B核力就是电磁力C核力是短程力，作用范围在1.51015 m之内D核力与电荷有关解析：核力是短程力，超过1.51015 m，核力急剧下降
11、几乎消失，故C对核力与万有引力、电磁力不同，故A、B错误核力与电荷无关，故D错误答案：C金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回四、质量亏损1质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是Emc2或Emc2.这就是著名的爱因斯坦质能联系方程，简称质能方程方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系物体的能量增大质量也增大，能量减小质量也减小2质量亏损由于核力的本质还在研究之中，所以根据核力做功来求核能是不可能的但物理学家却有办法求出核能物理学家们研究了质子、中子和氘核之间的质量关系，发现氘核虽然是由一
12、个中子和一个质子组成的，但氘核的质量要比中子和质子的质量之和要小一些我们把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损根据质量亏损可以计算核能金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回3核能的计算方法(1)用国际单位制计算时m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，根据Emc2计算E的单位是“J”(2)用实用单位计算核物理中常以碳原子质量的作为原子质量单位，用“u”表示.1 u1.66061027 kg；常以电子伏(eV)作能量单位，1 eV1.610191 J1.61019 J.则原子质量单位1 u对应的能量为：Emc21.6606 10
13、27(2.9979108)2 J1.66061027(2.9979108)2/(1.60221019)eV931.5 MeV.当计算时m的单位用“u”，由Em931.5 MeV计算，E的单位是“MeV”(3)利用平均结合能来计算核能原子核的结合能核子的平均结合能核子能核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回(4)根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，在题给条件中没有涉及质量
14、亏损，或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，从动量和能量守恒可以计算出核能的变化注：1.质能方程Emc2的理解(1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的具体地说，一定质量的物质所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量的总和(2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作Emc2.金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回(3)运用质能方程
15、时应注意单位一般情况下，公式中各量都应取国际单位但在微观领域，用国际单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位一原子质量单位的质量为1 u,1 u1.66061027 kg，由质能方程知，1 u的质量所对应的能量Emc21.66061027(3.0108)2 J1.4941010 J931.5 MeV.2质量亏损的理解所谓质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给总之，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们之间的关系就是Emc2.金品质高
16、追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回为纪念爱因斯坦对物理学作出的巨大贡献，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Emc2，下列说法中不正确的是()AEmc2表明物体具有的能量与其质量成正比B根据Emc2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DEmc2中的E是发生核反应释放的核能金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回解析：Emc2中的E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量，故A说法正确；对于Emc2表示的意义是当物体的能量增加
17、或减少E时，它的质量也会相应地增加或减少m，故B说法正确；只有在出现质量亏损时，才能释放核能，故C说法正确，所以选D.答案：D点评：本题是北京高考题，很多同学没看清题目“不正确”，就下笔做题结果出错，要注意审题还有很多同学对质能方程Emc2不理解，错选D或A.要注意质能方程反映的是能量与质量的对应关系，但不能理解为能量转化为质量，也不能认为质量转化为能量金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回变式迁移2一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子，已知铀核的质量为3.853 1311025kg，钍核的质量为3.786 567 1025kg，粒子的质量为6.64
18、6 721027kg，在这个衰变过程中释放出的能量等于_J(保留两个有效数字)解析：设核反应前的质量和能量分别为m1、E1，则：E1m1c2，设核反应后的质量和能量分别为m2、E2，则：E2m2c2，两式相减得：Emc2mU(mThm)c2 3.853 131(3.786 567 0.066 467 2)10 25(3108)2J8.71013J.答案：8.71013J金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回基础巩固1（双选）关于质能方程，下列哪些说法是正确的()A质
19、量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的解析：质能方程Emc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据Emc2进行计算，所以B、D正确答案：BD金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回2（双选）为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004年联合国第58次大会把2005年定为“国际物理年”，爱因斯坦在100年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是()A所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动B光既具有波动性，又具有粒子性C在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大D质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系解析：据课本中的物理学史知识，可知B、D符合，而A、C错答案：BD金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-53-5(配配人教版人教版)返回返回祝您
