第三節(jié)核力與結合能第五章

原子核學習目標1新課講解3新課導入2經典例題4課堂練習5本課小結6目錄學習目標1.知道四種基本相互作用，知道核力的性質。2.認識原子核的結合能和比結合能的概念。3.能用質量虧損和質能方程計算核能相關的問題。新課導入

原子核是由中子和質子構成的。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢？第一節(jié)核力

原子核里的核子間存在相互作用的核力，它使得核子緊密地結合在一起，形成穩(wěn)定的原子核核力與四種基本相互作用

核力①作用：②特點：

核力是強相互作用（強力）的一種表現；核力是短程力，作用范圍只有約10-15m；每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用核力與四種基本相互作用

四種基本相互作用①核力為短程力②在原子核尺度內，核力遠大于庫侖力③核力只存在于核子之間，每個核子只跟臨近的核子發(fā)生核力作用引力相互作用電磁相互作用強相互作用弱相互作用核力特點引力相互作用引力是自然界的一種基本相互作用，地面物體所受的重力只是引力在地球表面附近的一種表現。電磁相互作用電荷間與磁體間的相互作用宏觀物體之間的壓力、拉力、彈力、支持力等等，都起源于這些電荷之間的電磁相互作用。彈力強相互作用原子核中的核子之間存在一種很強的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結合在一起，形成穩(wěn)定的原子核。pnnppn短程力：約在10-15

m量級時起作用弱相互作用在某些放射現象中起作用的另一種基本相互作用弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子---質子轉變的原因。短程力（弱相互作用）：約在10-18m量級時起作用第二節(jié)核能核能

結合能思考討論：如圖氦原子核是由兩個質子和兩個中子憑借核力結合在一起的，要把它們分開，需要吸收能量。反過來，4個核子結合成氦原子核要放出能量。那么，把核子分開需要的能量與核子結合放出的能量有什么關系?由于核子間存在著強大的核力，所以核子結合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化核能

當光子能量等于或大于2.19MeV時，這個反應才會發(fā)生一個質子和一個中子結合成氘核，要放出2.19MeV的能量原子核是核子憑借核力結合在一起構成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結合能。注意：結合能并不是由于核子結合成原子核而具有的能量，而是為把核子分開而需要的能量思考：如果結合能越大，就說明把原子核分開，所需要的能量越大，是不是就意味著原子核越穩(wěn)定嗎？原子核越大→核子個數越多→但不能說明它穩(wěn)定平均到每一個核子的結合能大小來反應原子核的穩(wěn)定性?！Y合能越大結合能核子數比結合能=核能

比結合能原子核的結合能與其核子數之比，稱為比結合能.也叫平均結合能。由圖可知，中等質量原子核的比結合能大，原子核比較穩(wěn)定,輕核和重核的比結合能都比中等質量的原子核小。比結合能越大，原子核越穩(wěn)定原子核的結合能很難直接測量。幸好，愛因斯坦已經給我們指出了物體的能量與它的質量的關系，即E=mc2質子：mp=1.6726×10-27kg中子：mn=1.6749×10-27kg結合時的質量差→結合能質量變化時，表達式為：△E=△mc2氘核：

mD=3.343×10-27kg第三節(jié)質量虧損質量虧損

質量虧損原子核的質量小于組成它的核子的質量之和，這個現象叫作質量虧損。質量虧損表明，的確存在著原子核的結合能。原子核能量質量虧損光中子質子△E=△mc2

一個核子數較大的重核分裂成兩個核子數小一些的核，或者兩個核子數很小的輕核結合成一個核子數大一些的核，都能釋放出巨大的核能．根據質量虧損計算核能用質能方程ΔE＝Δmc2計算核能．①若Δm的單位是千克，則需要將c＝3×108m/s代入，計算得到的ΔE的單位為焦耳．②若Δm的單位是原子質量單位u，則可用ΔE＝Δm×931.5MeV計算，即用質量虧損的原子質量單位數乘以931.5MeV.

(1u=931.5MeV/C2)經典例題太陽內部核反應的主要模式之一是質子-質子循環(huán)，循環(huán)的結果可表示為已知

和

的質量分別為

和

為光速。在4個

轉變成1個

的過程中，釋放的能量約為(

)A.8MeV

B.16MeV C.26MeV

D.52MeVC答案C解析核反應質量虧損，釋放的能量，選項C正確。D關于自然界中四種基本相互作用，下列說法正確的是()A.核外電子與原子核間的萬有引力和庫侖力大小相當B.原子核內任意兩個核子間都存在核力C.核力是強相互作用，一定是引力D.弱相互作用是短程力答案D解析核外電子與原子核間的萬有引力遠小于庫侖力，A錯誤；原子核內只有相鄰的兩個核子間存在核力，B錯誤；核力是強相互作用，可表現為引力，也可表現為斥力，C錯誤；弱相互作用是短程力，D正確。在研究原子核的衰變過程中，發(fā)現鈾238發(fā)生衰變產生了新核釷234，其衰變方程為

，下列判斷正確的是(

)A.該衰變類型為β衰變B.衰變方程滿足質量數守恒，所以沒有質量虧損C.鈾238的結合能大于釷234的結合能D.鈾238的比結合能大于釷234的比結合能C答案C解析

依據質量數和電荷數守恒，衰變方程為，X是氦原子核，屬于α衰變，故A錯誤；衰變方程雖滿足質量數守恒，但要釋放能量，依據質能方程，可知存在質量虧損，故B錯誤；自然組成原子核的核子越多，它的結合能就越高，因此鈾238的結合能大于釷234的結合能，故C正確；依據原子核越穩(wěn)定，則其比結合能越大，可知鈾238發(fā)生衰變產生新核釷234，則釷234較穩(wěn)定，因此釷234的比結合能大于鈾238的比結合能，故D錯誤。原子核的比結合能曲線如圖所示。根據該曲線，下列說法正確的是(

)A.鈾核

比鋇核

結合能大，核子平均質量大B.鋇核

比氪核

核子數多，比結合能大C.兩個

結合成

時需要吸收能量D.

的結合能約為5MeVA當堂檢測答案A解析

鈾核比鋇核的核子數多，所以鈾核比鋇核結合能大，核子平均質量大，故A正確；鋇核比氪核核子數多，結合能大，但是鋇核比氪核的比結合能小，故B錯誤；比結合能較小的核結合成比結合能較大的核時釋放能量，所以兩個結合成時放出能量，故C錯誤；由題圖可知，的比結合能約為5MeV，所以其結合能約為，故D錯誤關于原子核的結合能，下列說法正確的是(

)A.原子核的結合能越大，原子核中核子一定結合得越牢固，原子核就越穩(wěn)定B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，則衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能C.銫原子核（

）的結合能一定小于鉛原子核（

）的結合能D.原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量BCD答案BCD解析

原子核的比結合能越大，原子核中核子一定結合得越牢固，原子核就越穩(wěn)定，A錯誤；重原子核衰變成α粒子和另一原子核的過程中放出能量，所以衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能，B正確；銫原子核與鉛原子核都是中等質量的原子核，銫原子核的比結合能比鉛原子核的比結合能略