19.5 核力与结合能

一、核力
1.定义：能够把核中的各种核子联系在一起 的强大的力叫做核力．
2.核力的特点
①核力是强相互作用（强力）的一种表现。 ②核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大 于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几 乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。
③核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较
爱因斯坦质能方程 E=mc2 式中:c是真空中的光速，m是物体的质量 E是物体的能量。
核子在结合成原子核时出现的质量亏 损Δ m，正表明它们在互相结合过程中放出 了能量 Δ E=Δ m·c2
3、有关问题的理解和注意事项
第一.核反应过程中: 核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量 (质量亏损),同时以光子形式释放核能; 原子核分解为核子时,核子的总质量大于原原子 核的质量，需要吸收一定能量, 第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损 (即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个 核子仿佛“瘦了”一些. 第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以 能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.
四、质量亏损
1 1、例题： 0
n H H
1 1 2 1
中子的质量 =1.6749×10－27Kg
质子的质量 = 1.6726×10－27Kg
中子和质子的质量和 = 3.3475×10－27Kg
氘核的质量 = 3.3436×10－27Kg
质量差Δ m = 0.0039×10－27Kg 2、质量亏损： 组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差
三、结合能
1.核子结合成原子核时，要放出一定的能量； 原子核分解成核子时，要吸收一定的能量． ----这个能量叫做原子核的结合能 2.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 3.比结合能：结合能与核子数之比，也叫平均结合 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。
第四.公式Δ E=Δ m·c2 的单位问题
P82问题与练习 3.试证明:1原子质量单位u相当于931.5 MeV的能量． 1u=1.6606×10-27kg，光速c=2.9979×108m/s， 1eV=1.6022×10-19J． 常用单位: m用“u(原子质量单位)” 1u=1.660566×10-27kg
E用“uc2”
1uc2=931MeV
(表示1u 的质量变化相当于931Me V的能量改变)
由于核力的作用范围是有限的，如果继续 增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根 本没有核力的作用，这时即使再增加中子也无 济于事，这样的核必然是不稳定的。 在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进 行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解 了，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。 现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之 中。
19.5 核力与结合能
学习目标
1.了解四种基本相互作用；知道核力的概念及特点 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
学习重点
质量亏损及爱因斯坦质能方程的理解
学习难点
结合能的概念、爱因斯坦质能方程、质量与能量的关系
核子靠什么力结合成原子核？
强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。 ④核力与电荷无关。
3.四种基本相互作用
（1）万有引力
（2）电磁力
（3）强相互作用 （4）弱相互作用：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是引起中子－质子转变的原因； 是短程力，力程比强力更短，为10－18m 作用强度则比电磁力小。
问2:为什么会有这种现象? 核越来越大，有些核子间的距离越来越远。 随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但 核力减小得更快。所以，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 之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时， 如果不再成对地增加核子，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，有助于维系原子核的稳定。由于这个原 因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。