高中物理 第4章 第1节 核力与核能学案 鲁科版选修3-5-鲁科版高中选修3-5物理学案.doc

核力与核能1.核力是把原子核中的核子维系在一起的力，是短程力，是一种强相互作用。2．核子结合成原子核所释放的能量叫做原子核的结合能。对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能。3．重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小，容易裂变成中等质量的核而放出能量。4．任何一个原子核的质量总小于组成它的所有核子的质量之和，这一差值叫做质量亏损。1．核力把原子核中的核子维系在一起的力。2．核力特点(1)核力是一种强相互作用。(2)核力是短程力，作用范围在2_fm(1_fm＝10－15m)左右，仅存在两相邻的核子之间。3．核素具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。4．核素图用横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，每一种核素用一小方块表示，所得到的图像叫做核素图(如图所示)。5．核的稳定性(1)核素的稳定区：稳定核素几乎全落在一条曲线上，或紧靠曲线的两侧的区域。(2)稳定核素的中子数与质子数的关系：随着核电荷数的增加，稳定核素的中子数越来越大于质子数。6．原子核的结合能核子结合成原子核所释放的能量。7．平均结合能对某种原子核，平均每个核子的结合能。重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小；轻核的平均结合能比稍重的核的平均结合能要小。8．质量亏损(1)定义：任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，这一差值叫做质量亏损。(2)结合能计算公式：ΔE＝Δmc2。1．自主思考——判一判(1)原子核内的质子间均存在核力和库仑力。(×)(2)稳定原子核的质子数总是与中子数相等。(×)(3)对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用。(√)(4)原子核的核子数越多，平均结合能越大。(×)(5)质量亏损是因为这部分质量转化为能量。(×)(6)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定。(×)2．合作探究——议一议(1)原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？提示：组成原子核的相邻的核子间存在核力。(2)有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？提示：不对。在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化。核力与核的稳定性的理解1．原子核中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相等；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．原子核的稳定性原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集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，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性。3．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，核力具有饱和性，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，原子核的大小也受到限制。1．关于核力的说法正确的是()A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的相互作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在2×10－15m左右D．核力与电荷有关解析：选C核力是短程力，超过作用范围，核力急剧下降(几乎消失)，故C正确。核力与万有引力、电磁力不同，故A、B错误。核力与电荷无关，故D错误。2．核子结合成原子核的下列说法中，正确的是()A．原子核内的核子间均存在核力B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力C．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间势能一定增加D．质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用解析：选D由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，与核子是否带电无关，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×10－15m时，核力表现为引力，在此过程中核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15m，故C错误；质子数较多的原子核由于只有相邻的核子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确。质能方程及质量亏损的理解1．对平均结合能的理解(1)平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，平均结合能都比较小，中等质量的核平均结合能最大、最稳定。(3)当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时，就要释放核能。2.质量亏损、质能方程及核能的计算(1)质量亏损①科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等。例如，精确计算表