（高中物理）高二物理核力粤教.doc

高二物理核力粤教版【本讲教育信息】一.教学内容：核力1.核力与结合能2.重核的裂变3.核聚变4.粒子和宇宙知识归纳、总结：一.核力与结合能〔一〕核力1.定义：组成原子核的相邻核子之间存在着一种特殊的力这种力叫做核力。2.核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质：〔1〕核力是强相互作用(强力)的一种表现。在它的作用范围内核力比库仑力大得多。〔2〕核力是短程力作用范围在×10－15m之内核力在大于×10－15m时表现为吸引力且随距离增大而减小超过×10－15m核力急剧下降几乎消失；而在距离小于×10－15m时核力表现为斥力因此核子不会融合在一起。〔3〕每个核子只跟相邻的核子发生核力作用这种性质称为核力的饱和性。3.四种根本相互作用自然界中最根本的四种相互作用是：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。〔二〕原子核中质子和中子的比例1.轻核与重核中的比例自然界中较轻的原子核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两者相差越多。2.对质子与中子比例的解释原子核越大有些核子间的距离越来越远随着距离的增加核力与电磁力都会减小但核力减小得更快。所以原子核大到一定程度时相距较远的质子间的核力缺乏以平衡它们的库仑力这个原子核就不稳定了。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。由于这个原因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。〔三〕结合能1.结合能：核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量都叫做原子核的结合能。例如用光子照射氘核()只有当光子的能量等于或大于2.2MeV时才能使它分解为质子和中子。核反响方程为：反过来使一个质子和一个中子结合成氘核会放出的能量。因此氘核的结合能为。2.比结合能：原子核的结合能与其核子数之比称做比结合能。3.比结合能与原子核的稳定性。〔1〕比结合能的大小能够反映核的稳定程度比结合能越大原子核就越难拆开表示该核就越稳定。〔2〕核子数较小的轻核与核子数较大的重核比结合能都比较小中等核子数的原子核比结合能较大表示这些原子核较稳定。〔3〕当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时就可释放核能例如一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核都能释放出巨大的核能。〔四〕质能方程1.质量亏损：组成原子核的核子的总质量与新原子核的质量之差叫做核的质量亏损。2.质能方程：原子核释放能量时要产生质量亏损物体的能量和质量之间存在着密切的联系。它们之间的关系是：E=mc2〔或△E=△mc2〕这就是著名的爱因斯坦质能方程。因此在计算核能时可以通过先计算质量亏损△m再代入质能方程求出核能。二.重核的裂变〔一〕重核裂变定义：使重核分裂成中等质量的原子核的核反响叫重核的裂变。重核的裂变只发生在人为控制的核反响中自然界不会自发地产生。〔二〕铀核的裂变1.发现：1938年德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时发现了铀核的裂变向核能的利用迈出了第一步。2.裂变产物：铀核裂变的产物是多种多样的有时裂变为氙(Xe)和锶(Sr)有时裂变为钡(Ba)和氪(Kr)有时裂变为锑(Sb)和铌(Nb)。产物不同释放的能量和中子数也不尽相同。例如其中一种核反响方程为：3.链式反响：当中子进入铀235后便形成了处于激发状态的复核复核中由于核子的剧烈运动使核变成不规那么的形状核子间的距离增大因而核力迅速减弱使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状这样就分裂成几块同时放出2～3个中子。这些中子又引起其他铀核裂变这样裂变就会不断地进行下去释放出越来越多的核能这就叫链式反响如下列图。4.链式反响首先要利用中子轰击铀核使铀核分裂分裂过程中又会放出更多中子这些中子再去轰击更多铀核产生更多中子就形成了链式反响。这个反响速度很快不加控制的话能量在很短的时间内急剧释放(原子弹)；如果采用其他方法对反响速度加以控制的话能量缓慢释放(核电站)。〔三〕核电站原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短时间内释放出来。核电站是利用缓慢释放的核能来发电的这是核能的和平利用因此核电站是可控的链式反响。现在世界上已有不少国家建有核电站我国已建成使用和正在建设的核电站必将为现代化建设提供能源保障。三.核聚变〔一〕聚变1、定义：轻核结合成质量较大的原子核的反响叫聚变。例如2、聚变发生的条件：要使轻核聚变就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m但是原子核是带正电的要使它们接近到10－15m就必须克服电荷间很大的斥力作