《金版教程》2018-2019学年高中物理人教版选修3-5课件：19-5

第十九章 原子核
第5节 核力与结合能
[学习目标]
1.了解四种基本相互作用，知道核力的性质。
2.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。 3.知道原子核的结合能和比结合能的概念。 4.知道什么是质量亏损，能应用质能方程进行计算。 [知识定位] 重点：1.理解核力的特点。
2.结合能、质量亏损和质能方程。 难点：1.原子核中质子和中子的比例问题。 2.结合能和比结合能的概念。
例1
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，核力具有饱和性，不 可能无节制地增大原子核而仍稳定存在
解析：由稳定核的质子数与中子数的关系图象可知，质量 越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A、B错误；原子 核可以发生衰变，故C错误；由核力作用特点可知，核子数越 多的原子核越不稳定，故D正确。
答案：D
1．原子核内的质子数与中子数一样多吗？ 提示：由核子比例关系图可知：较轻的原子核质子数与中 子数大致相等，但随原子序数的增加，稳定原子核中的中子数 大于质子数，且原子序数越大，两者差值越大。 2．若没有其他因素的影响，原子核就一定稳定不变吗？ 提示：不是。有一部分原子核会自发衰变。
例2
对原子核的组成，下列说法正确的是(
2．质量亏损
小于 组成它的核子的质量之和的现象。 原子核的质量_______
1．核力总是相互吸引的吗？ 提示：不是。核力在大于0.8×10
－15
m，小于1.5×10
－15
m
时表现为吸引力，而在距离小于0.8×10 力。
－15
m时，核力表现为斥
2．原子核的结合能越大，其比结合能也越大吗？ 提示：结合能是核子结合成原子核放出的能量或原子核拆 散成核子吸收的能量，而比结合能是核子结合成原子核时每个 核子平均放出的能量或原子核拆散成核子时每个核子平均吸收 的能量，结合能大的原子核，比结合能不一定大；结合能小的 原子核，比结合能不一定小。
(2)核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数 多。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。所以原子核大小也受到限制。
1．原子核中任意两个核子间都存在核力吗？ 提示：不是所有核子间都有核力，只有相邻的核子(质子与 质子、中子与中子、中子与质子)才有相互作用的核力。 2．核子间有核力存在，原子核能无休止的增大吗？ 提示：原子核不可能无休止的增大，这是由于核力的作用 范围有限及核力的饱和性所决定的。当原子核增大到一定程 度，一些核子间不再存在核力，即使能形成原子核，原子核也 是不稳定的，也会逐渐地瓦解。
更短 ________ ，为10－18 m。
三、原子核中质子与中子的比例 在自然界稳定的原子核中
大致相等 。 1．较轻的原子核：质子数和中子数___________
大于 质子数，越重的元素， 2．较重的原子核：中子数_______
越多 两者相差________ 。
四、结合能 1．原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分
3．质量亏损是在核反应过程核子数减少了吗？ 提示：核反应过程质量数守恒，即核子数不变。出现质量 亏损是由于核子的平均质量减小导致的。
课堂合作探究
要点一
原子核中质子与中子的比例
1. 核子比例关系 自然界中较轻的原子核，其质子数与中子数大致相等；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，如下图所示。
能量 开，也需要________ ，这就是原子核的结合能。
核子数 之比称做比结合能。比结合 2．原子核的结合能与________
稳定 。 牢固 ，原子核越________ 能越大，原子核中核子结合得越_______
3．中等质量 ___________的核的比结合能最大、最稳定。 五、质量亏损
2 E ＝ mc 1．爱因斯坦质能方程_________。
)
A．核力可使一些中子组成原子核 B．核力可使非常多的质子组成原子核 C．不存在只有质子的原子核 D．质量较大的原子核内一定有中子
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
解析：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但 核力也不能把非常多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核 力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错 误；自然界中存在只有一个质子的原子核，11H，C错误；较大 质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原 子核的稳定，故D正确。
答案：D
对原子核组成需注意的问题 1．原子核内核子是在核力作用下聚集在一起的。 2．核力特点： (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。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)核力的饱和性：每个核子只跟邻近的核子发生核力作 用。
2. 解释 (1)这与核力与电磁力的不同特点有关：原子核大到一定程 度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子集聚在一 起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了。 这时，如果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，所以有助于 维系原子核的稳定。
二、四种基本相互作用
电磁力 ，在相同距离上， 1．长程力：万有引力、________
电磁力 万有引力 强1035倍。 ________要比____________
2．短程力：发生在原子核内的强相互作用和________ 弱相互 作
β衰变 的原因，其力程比强力 用。弱相互作用是引起原子核________
课前自主学习
一、核力及特点 1．核力：原子核里的核子间 ________的相互作用力。 2．核力的特点 (1)核力是强相互作用(强力)的一种表现。在原子核的尺度
大得多 。 内，核力比库仑力________
(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10 (3)核力的饱和性
－15
m之内。
相邻 的核子发生核力作用。 每个核子只跟________