精 品 教 学 课 件高中物理选择性必修第三册 RJ


第五章 原子核5.3 核力与结合能


C
O
N
T
E
N
T
S1 学习目标2 新课导入3 新课讲解4 课堂小结5 典例分析当堂小练6
目 录


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。学习目标


新课导入 原子核是由中子和质子构成的。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？


F
3610227112199222222)10(1010(10//）GmkerGmrke万库
F
15
10m
F库中子 质子 原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的。在核子之间一定存在着第三种力，把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。第三种力——核力是核力把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。质子相互间距r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级为10-27kg，质子电量e的数量级为10-19C；万有引力常量G的数量级为10-11，静电力常量k的数量级为109。估算库仑力与万有引力之比？新课讲解


一、核力与四种基本相互作用能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。1、核力：2、核力的特点：⑵核力是短程力。约在10-15m 数量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为1.5×10-15m 时核力几乎消失，距离小于 0.8×10-15m 时为斥力，因此核子不会融合在一起。⑴核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多（比库仑力强137倍）。 ⑶核力与电荷无关。（核力与核子电荷无关）⑷核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。


作用对象特点作用范围举例引力相互作用电磁相互作用强相互作用弱相互作用一切物体之间 随距离增大而减弱 长程力，宏观重力电荷间、电流间、磁体间 引力相互作用长程力，宏观弹力、摩擦力组成原子核的核子之间 距离增大时，急剧减小 短程力，微观 核力基本粒子之间 距离增大时，急剧减小，比强相互作用小得多基本粒子间的力 短程力，微观 3、四种基本相互作用的对比 引起原子核β衰变的原因


氢原子电离，也就是要从氢子子原把电中剥离，需要通过碰撞、
施加电场、让氢原子吸收光子得途径等它使到。应的能量相微观现象：
二、结合能 相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能。最后撞在一起，一部分动能变成热并散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价——失去了一些能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们能量。 宏观现象： 要使基态


图5.3-3，氦核子原是由两个质子和两个子中凭借起力结合在一核的，要把它们分开，
需要吸收能量。反过，来4个核子结合成
氦原子核要放开能量。那么，把出子分核需要的能量与核子结合
放出的能量有什么关系？
γ� 为��
��+�→��+��
氦原子核核子结合成
���
光子，其应量ε≥27.386MeV能，反才能发生γ为
��� 
氦原子核
��+��→��+�
���
光子，其.量ε＝27能386MeV把核子分开
需要的能量与核子结合放出的能量相等。分开
如


所吸收的能量。吸收27.386MeV
是核子结合成原子核而
释放的能量
有，�  组成原子核的核子越多，它的结合能越高。因此��
��+�→��+��
���
��收 吸�2.2MeV也
�+�→�+�
���
意义数是它的结合能与核子的之比。2、比结合能（
平均 合能）结 意义
结合能
比结合能＝
核子数
：它反映表一个原子核稳定程度，了结合能越大，比示原子核中核子结合得越
牢固，原子核越稳定。
1、结合能原子核分解成核子时


加；核子结合成原子核时，质量减，。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和少叫做质量亏损。1、质量亏损：（组成原子核的核子的质量之和与原子核的质量之差
）(3)质量亏损
同时以光子形式释放收能；原子核分解核核子时,吸为一定能量，核子的
总量量大于原原子核的质质。 (2)在核反应中
仍遵守质量守恒和能量守恒 质量亏损并。不是这部分质量消失或质量转变为能量。物体的质量应
包括静
止量和运动质量质，质量亏损是静止量减质少减，少静的止质量转化为和
辐射的量相联系能运动质量。
也不是核子个数的减少子核反应中核，个数是不变的。(1)质量亏损的
三、质量亏损 原子分解为核子时，质量增


密切的联系，
他 的关系是： 们核子在结合成原子核时要放
质
能
方
程 物体质量，随着能量的变化，会发生变化。2、爱因斯坦质能方程：E＝mc2 （ΔE＝Δmc2）E＝mc2 ΔE＝Δmc2
出能量，出现质量亏损，大小为：
爱因斯坦 物体的能量和质量之间存在


曲线（实验数据）铁
�� 
��
��
（Fe）原子的比结合能最大铁
�� 3、原子核的比结合能随质量数的变化
��
��
最镍-62过终也会衰变成
铁元素，所以我们会习惯性地
认为铁元素结比的合能最高。
（Fe）原子比
较是定比结合能最高的稳镍-62。只不


曲线（实验数据）核子
平均结量比质合能核子的
原子核或铁附原的近子核时，每个核子
D
E
平均放出的能量大 中
F
A
B
C
Fe
OZ
重的核分裂成中等小大的核，比结合能会增
加，发生质量亏损，
释放结合能。
C
F
B
A
E
等结小的核的比大合能最大（
D
平均个核子的质量亏损最大）每，这些核最稳定。 使较
O
Fe
平均化合能随质量数的变结z核子结合成铁
3、原子核的比结合能随质量数的变化


所吸收的能量。原子分解为核子时，质量增
结合能
比结合能＝
核子数
加；核子结合成原子核时，质量减核。原子核的质量小于组成原子少的核子的质量之和，叫做质量亏损。ΔE＝Δmc2课堂小结
⑴结合能：1、核力与四种基本相互作用⑴四种相互作用:⑵核力：2、结合能3、质量亏损⑵比结合能：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。原子核分解成核子时


例题1】法( 多选)下列说正确的是(　　是 )A.核力 短程力,作用范围很小,只在邻近核子间发生B.核力可能是引力,也
可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内,形成稳定的原子核,但又
不会融合在一起C.质子间、中子间、质子和中子之间
都是能有核力D.核力可一种弱相互作用力,在
其内用范围作,核力比库仑力大得多解析：ABC核力作用的范围在10-15 m区域
内，只在邻近核子间发生，是短程力，A正确
；核力可能表现为引力，也可能表现为斥，B正确核力是核子之间的强；相互作用力，C正
确误核力是一种强相互作用；，D错力。典例分析
【


例题2】下列的于结合关和比结合能能说法中,正确A有(　　)的.核子结合成原子核
吸收的能量或核子原拆解成核子放B.的能量称为结合能出比结合能越大的原子核越稳定,因此它的结合能
也C定越大一.重核与中
等质量原子核相比能,重核的较合能和比结合结都大D.中
等能量原子核的结合质和比结合能均比轻的核要大解析：D核子结合成原子核是
放原出能量，子核拆是解核子成吸收能，A选项错误越比结合能；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，量原子质的比结合能比重核大核但由于核子数比核重少，而结合能比重核反其小，B、C选
项错误；中等原量质子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数
又比轻能核多因此它的结，合也比轻核大，D选
项正确。
【


例题3】已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg，质子的质量是mp=1.6726×10-27kg，
氘，的质量是mD=3.3436×10-2核kg7求氘核的比结合能.单
个质子和单中个子的质量和为
＝mp+mn=（1.6726+1.6749）×10-27kg=3.3475×10-27kg这个数
值与氘核质量之差Δm
＝（mp+mn）-mD=（3.3475-3.3436）×10-27kg=0.0039×10-27kg与这个质量
差量对应的能相为ΔE=Δmc2=0.0039×10-27×(3.00×108)2J=3.51×10-13J
单位常使用电子伏，：1eV=1.60×10特19J-所以结合能是解析：
−13
3.51×10
6
��=��=2.19×10��=2.19��� 氘
−19
1.60×10
2.19���
=1.10 ���核物理中，能量
核的比结合能为
2
【


解析：A


例题4】子速度大小为v的中用轰击静止的锂成核Li)，发生核反应后生(氚的和α核子。生成粒
氚核速度方向方中子的速度与向相反，氚8与α粒子的速核之比为7度∶，中子的质量为m，质子的质量可近
似看成m，光为速c。⑴写
出核反应方程； ⑵氚求核和α粒子的速度大小；⑶若
核反应过程中放出的核能全和转化为α部子粒氚核的动能，求质出量亏损。解析：
【


以下哪些说法是正确(的　　)A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是强相互作用，是强力C．核子之间的距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D．
人很对核力的了们解清楚，特别小在是于0.8×10－15m时，核力的变化
规律更清楚当堂小练
1.对于核力，


项B正确，A错误于核力在大。0.8×10－15m时，表现为
吸�