强相互作用

①稳定的轻核（原子序数小于20）的质子 数和中子数有何特点？你能分析其中的原 因吗？ 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。
微观模型：原子核是核子结合在一起 构成的，要把它们分开，也需要能量， 这就是原子核的结合能。（p81）
例如：
1 0 2 1
n H H
1 1 2 1
H H n
1 1 1 0
类比分析：要使基态氢原子电离，也 就是要从氢原子中把电子剥离，需要 通过碰撞、施加电场、赋予光子等某 种途径让它得到13.6eV 的能量。这个 能量实际上就是电子与氢原子核的结 合能，不过通常把它叫做氢原子的电 离能，而结合能一词只用在原子核中.
质量减小量:△m=( mp+ mn)- mD =0.0039×10-27kg 能量减小量: △E=△m c2 =3.51×10-13J =2.19×106eV 结合能:△E=△m c2 = 2.19MeV 比结合能为:△E/n = △E/2 = 1.10MeV
②结合能是原子具有的能量吗？如何理解结 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。
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结合能的大小与什么因素有关？
组成原子核的核子数。组成原子核的核子 数越多，结合能越大。
20世纪初，人们知道自然界存在万有引 力和电磁力这两种基本相互作用，你能算 出相同的距离上，两质子间的电磁力是万 有引力的多少倍？ 质子间的电磁力是万有引力的1035倍
核子靠什么力结合成原子核？
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。 猜想：有第三种力--核力，是核力把核子 紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。
②稳定的重核（原子序数大于20）的质子 数和中子数有何特点？你能分析其中的原 因吗？
重核（原子序数大于20）的质子数小于中子 数；随核子数量增大，有些核子间距会变大，核 力和电磁力都会减小，但是核力减小得更快，相 距较远的质子间的核力不足以平衡他们之间的库 仑力，这个原子核就不稳定了。这时如果不再成 对增加质子和中子，而只增加中子，中子和其他 核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以 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。
2 爱因斯坦的质能方程：E＝mc ， 2 能量减小ΔE=Δm·c
例题：已知中子的质量 mn=1.6749×10-27kg，质子的质量 为mp=1.6726×10-27kg，氘核的质 量mD=3.3436×10-27kg。将一个质 子和一个中子结合成一个氘核，质 量减小了多少？能量减小了多少？ 氘核的结合能是多少？比结合能是 多少？
④什么是比结合能？为什么说比结合能
越大，原子核中核子结合越牢固、原子 越稳定？ 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。因为比结合 能越大，将相同数量的核子分开所 需的能量越大。
四、质量亏损 ①物体的质量和能量有何关系？若 一个物体质量减小了△m，那么它的 能量减小多少？
三、结合能
①将一个质子和中子结合在一起，会产生 什么现象？若要把它们分开，需要什么条 件？ 宏观模型：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，动能 变成它们的内能散失掉了。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，还要重新赋予它们这 份能量。
核力有哪些特点？
1. 核力是四种相互作用中的强相互作用 （强力）的一种表现。在原子核尺度内， 核力比库仑力大得多。 2. 核力是短程力，作用范围在 库仑力 -15 1.5×10 m 之 内 ， 距 离 大 于 万有 0.8×10-15m 时 为 吸 引 力 , 距 离 m 引力 万有 超过 1.5×10-15m 时核力几乎消 核力 引力 失，距离小于 0.8百度文库10-15m 时为 核力 m 斥力，因此核子不会融合在一 库仑力 起。
③第四种基本相互作用就是弱相互 作用，它有何作用？有何特点？ 除核力外原子核内还存在弱相互作 用（弱力）。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10-18m，作 用强度比电磁力弱。
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， 越重的元素，两者 相差越多。 为什么会这样呢？
第十九章
原子核
19.5 核力与结合能
东海县白塔高级中学高二物理组
一、核力与四种基本相互作用 1.自然界中的四种基本相互作用力： （1）引力相互作用 （2）电磁相互作用 （3）强相互作用 （4）弱相互作用
2.原子核的组成： 原子核是由质子和中子组成的，质子和 中子统称为核子。 电荷数=质子数 质量数=质子数+中子数=核子数
③若不断增大原子核的中子数，能不断增大 原子核吗？为什么？
不能；由于核力的作用范围是有限的， 以及核力的饱和性，如果我们继续增大原子 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，形成的 核也一定是不稳定的。 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。
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3. 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。 4. 核力具有电荷无关性。 核力与核子电 荷无关，相邻的质子和质子、质子和中子、 中子和中子之间都有核力作用。 人们对核力的认识还有哪些有待完善？ 小于0.8×10-15m时核力的变化规律还不清 楚