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《核力与结合能》教案

1．知道核力的概念、特点及四种基本相互作用。

2.理解结合能和比结合能的概念。

3.知道质量亏损，理解爱因斯坦指出的能量与质量间的关系，并能进行有关结合能的计算。

eq\a\vs4\al(一、核力与四种基本相互作用)

1．填一填

(1)引力相互作用：引力把行星和恒星聚在一起，组成太阳系、银河系和其他星系，是自然界的一种基本相互作用。

(2)电磁相互作用：电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，从本质上说是同一种相互作用的不同表现。宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等，都起源于电荷之间的电磁相互作用。

(3)强相互作用——核力：存在于原子核内核子之间的一种作用力，是短程力。

(4)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，也是短程力，其力程比强相互作用更短，只有10－18m。

2．判一判

(1)核力是强相互作用力，是短程力。(√)

(2)弱相互作用力是短程力。(√)

(3)原子核内质子能聚合在一起，是靠万有引力来抗衡库仑力的。(×)

3．想一想

质子之间存在库仑力，质子与中子、中子与中子之间没有库仑力，那么是不是质子之间存在核力，质子与中子、中子与中子之间没有核力？

提示：不是。核力是短程力，存在于相邻的核子之间，无论是质子之间、质子与中子之间，还是中子与中子之间，都存在核力。

eq\a\vs4\al(二、结合能与质量亏损)

1．填一填

(1)结合能

①定义：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。

②比结合能(平均结合能)：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。

(2)质量亏损

①爱因斯坦质能方程：E＝mc2。

②质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。

2．判一判

(1)组成原子核的核子越多，它的结合能就越大。(√)

(2)结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定。(×)

(3)比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大。(×)

3．选一选

已知质子、中子、氘核质量分别是m1、m2、m3，光速为c，则质子和中子结合成氘核的过程中()

A．吸收的能量为(m1＋m2＋m3)c2

B．吸收的能量为(m1＋m2－m3)c2

C．释放的能量为(m1＋m2＋m3)c2

D．释放的能量为(m1＋m2－m3)c2

解析：选D质子和中子结合成氘核的过程中，质量亏损，释放核能，E＝(m1＋m2－m3)c2，故D选项正确。

对核力的理解

[学透用活]

1．核力的性质

(1)核力是四种基本相互作用中的强相互作用的一种表现。

(2)核力是短程力。约在10－15m数量级时起作用。

(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。

2．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。

eq\a\vs4\al([典例1])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，质子数比中子数多

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]原子核中原子数和中子数不一定相等，质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A、B错误；原子核可以发生衰变，故C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故D正确。

[答案]D

[规律方法]

记忆核力特点技巧

(1)核子包括质子和中子，而中子不带电，所以核力与电荷无关。

(2)原子核非常小，所以核力属于短程力。

(3)质子间的核力比库仑力大得多，属于强相互作用力。

[对点练清]

1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则这三种力从大到小的排列顺序是()

A．核力、万有引力、库仑力

B．万有引力、库仑力、核力

C．库仑力、核力、万有引力

D．核