第4章 第4节　核力与结合能.docVIP

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第四节核力与结合能

学习目标

知识脉络

1.知道核力的概念与特点．(重点)

2.会解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因.

3.理解结合能与平均结合能的概念，知道核反应中的质量亏损．(重点)

4.知道爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系，能进行基本的核能计算．(难点)

核力及其性质、重核与轻核

eq\o([先填空])

1．核力

(1)定义：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．

(2)特点：核力是一种很强的力，在约0.5×10－15m～2×10－15m的距离内主要表现为引力，在小于0.5×10－15m的距离内表现为强大的斥力，大于2×10－15m核力就迅速减小到零，所以核力是一种短程力．

2．重核和轻核

排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫做重核；排在比较靠前的叫轻核．

eq\o([再判断])

1．核力有时表现为引力，有时表现为斥力．(√)

2．原子核中的中子数又称为原子序数．(×)

3．所有的原子核中中子数等于质子数．(×)

eq\o([后思考])

原子核内只有相邻的核子间才存在相互作用的核力，不相邻的核子间不存在核力，这是为什么？

【提示】因为核力是短程力，作用范围在2×10－15m左右，原子核内相邻核子间距在这个范围内，而不相邻核子间距已超过0.5×10－15～2×10－15m，故不存在核力作用．

1．四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用

(1)引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”．是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状．万有引力是长程力．

(2)电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体．

(3)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力．

(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核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，作用强度则比电磁力小．

2．核力的性质

(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现．

(2)核力是短程力．约在10－15m数量级时起作用，距离大于0.8×10－15m时为引力，距离小于0.8×10－15m时为斥力，距离为10×10－15m时核力几乎消失．

(3)核力具有饱和性．核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用．

(4)核力具有电荷无关性．核力与核子电荷无关．

3．原子核中质子与中子的比例关系

(1)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，越重的原子核，两者相差越多．

(2)形成原因：

①若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快．所以当原子核增大到一定程度时，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．

②若只增加中子，因为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，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多．

③由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．

1．对核力的认识，下列说法正确的是()

A．任何物体之间均存在核力

B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用

C．核力只存在于质子之间

D．核力是弱相互作用的一种表现

【解析】由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15m的核子之间存在核力，核力是短程力，核力只发生在核子之间，是强相互作用．

【答案】B

2．对原子核的组成，下列说法正确的是()

【导学号

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．自然界中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

【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聚集在一起组成原子核，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，如eq\o\al(1,1)H，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

3．(多选)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，质子数比中子数少

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