潜山县领头中学高中物理导学案： 核力与结合能 .docxVIP

学必求其心得，业必贵于专精

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核力与结合能导学案

【学习目标】

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。

【重点难点】

重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。

难点：结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。

【导学】

一、核力与四种基本相互作用

1．核力

(1）定义:原子核内__________之间的相互作用力．

（2)特点

①核力是____________的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力________．

②核力是________,作用范围在______________之内．在大于0.8×10－15m小于1。5×10－15m的范围内表现为________，在小于0.8×10－

③核力的饱和性：每个核子只跟______的核子发生核力作用．

2．四种基本的相互作用

按照作用距离的长短，可把它们分为：

（1)长程力：一种是__________，另一种是电磁力．

（2）短程力：一种是______，另一种是______．______是引起原子核β衰变的原因．

二、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，质子数与中子数大致______，但对于较重的原子核,中子数______质子数，越重的原子核，两者相差______．

2．形成原因

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________，较多的质子集聚在一起的______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__________，但有相互吸引的______,所以有助于维系原子核的稳定．

三、结合能与质量亏损

1．结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时______的能量；或若干个核子在核力作用下结合成原子核时______的能量．

2．比结合能：原子核的结合能与________之比为比结合能,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______，原子核越______，__________的核的比结合能最大、最稳定．

3．质量亏损

（1）爱因斯坦质能方程______________．

（2）质量亏损：原子核的质量______组成它的核子的质量之和的现象．

典型例题：

例1、如果要把eq\o\al（16,8)O分成8个质子和8个中子,需给它多少能量？要把它分为4个eq\o\al（4，2）He，需给它多少能量？已知eq\o\al（16，8）O的核子平均结合能是7。98MeV，eq\o\al(4,2）He的核子平均结合能是7.07MeV。

解析：将eq\o\al(16，8）O分成8个质子和8个中子所提供的能量为eq\o\al（16，8）O的结合能,即为其核子数与平均结合能的乘积．将eq\o\al（16，8)O分成4个eq\o\al（4，2)He可以看做两个过程：一是将eq\o\al(16,8)O分成8个质子和8个中子,然后再将8个质子和8个中子结合成4个eq\o\al(4,2)He，需提供的能量为此两个过程的能量之差．

把eq\o\al(16,8)O分成8个质子和8个中子需提供的能量为:

ΔE1＝16×7。98MeV＝127。68MeV.

将2个质子和2个中子结合成一个eq\o\al(4，2）He所放出的能量为：

ΔE2＝4×7。07MeV＝28.28MeV。

则将eq\o\al（16,8）O分成4个eq\o\al(4，2)He需提供的能量为：

ΔE′＝ΔE1－4ΔE2＝127。68MeV－4×28。28MeV

＝14。56MeV.

答案：127。68MeV14。56MeV

例2、用动能为E1＝0.6MeV的质子轰击静止的锂核eq\o\al(7,3)Li，生成了两个α粒子(已知质子、α粒子、锂核的质量分别为mp＝1。0073u，mα＝4.0015u，mLi＝7。0160u）．

（1）写出该核反应方程；

（2)试计算生成的两个α粒子的动能之和．

解析；（1)根据质量数和电荷数守恒有：

eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al（1，1)H―→2eq\o\al（4,2)He

（2）核反应的质量亏损：

Δm＝mLi＋mp－2mα＝7。0160u＋1.0073u－2×4。0015u

＝0。0203u。

由质能方程可得核反应释放出的能量为

ΔE＝Δm×931.5MeV＝0。0203×931.