版选修3_5.ppt
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1、5 核力与结合能,一、核力与四种基本相互作用 1.核力:原子核里的_间存在着相互作用的核力, _把核子紧紧地束缚在核内,形成稳定的原子核。 2.核力特点: (1)核力是核子间的_的一种表现,在它的作 用范围内,核力比库仑力_。,核力,强相互作用,大得多,核子,(2)核力是_,作用范围在_之内。 (3)每个核子只跟_的核子发生核力作用,这也称为 核力的_。 (4)核力与核子是否带电无关,质子与质子间、质子与 中子间、中子与中子间都可以有核力作用。,短程力,1.51015m,邻近,饱和性,3.四种基本相互作用:,更短,电磁,力,万有引力,二、原子核中质子与中子的比例 (1)自然界中较轻的原子核,质
2、子数与中子数大致 _。 (2)较重的原子核,中子数_质子数,越重的元素,两 者相差越多。,相等,大于,三、结合能和质量亏损 1.结合能和比结合能: (1)结合能: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_,这就是原子核的结合能。,能量,(2)比结合能(平均结合能):原子核的结合能与_ 之比称为比结合能。比结合能_,原子核中核子结 合得越牢固,原子核越稳定,_的核的比结合能 最大、最稳定。,核子数,越大,中等大小,2.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。 (3)核子在结合成原子核时出现的质量亏损m,与它 们在互相
3、结合过程中放出的能量E的关系是 _。,E=mc2,小于,E=mc2,3.比结合能应用前景: (1)中等大小的核的比结合能_,这些核最稳定。 (2)使较重的核分裂成中等大小的核,或者把较小的核 合并成中等大小的核,都将_新的结合能。,最大,释放,【预习诊断】 1.请判断下列说法的正误。 (1)弱相互作用的力程比强力更短。( ) (2)原子核大到一定程度就不稳定了。( ) (3)结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定。 ( ) (4)质量亏损表明,的确存在着原子核的结合能。( ),提示:(1)。弱相互作用的力程比强力更短,为 10-18m。 (2)。原子核大到一定程度,核力不足以平衡它们之间的库
4、仑力,原子核就不稳定了。 (3)。比结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定,而不是结合能。 (4)。质量亏损表明,的确存在着原子核的结合能。,2.在自然界中,对于较重的原子核的中子数和质子数的比例关系,下列说法正确的是( ) A.中子数等于质子数 B.中子数小于质子数 C.中子数大于质子数 D.无法确定,【解析】选C。原子核越重,原子间库仑斥力就越大,而中子数多于质子数,因中子与其他核子间没有库仑斥力,但有相互吸引的核力,所以才有助于维系原子核的稳定,故稳定的重原子核里,中子数要比质子数多。故正确答案为C。,3.下面关于核力的说法中,正确的是( ) A.核力是核子间的弱相互作用力 B.核力起
5、作用的距离约10-12m C.原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用 D.原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用,【解析】选D。核力是核子间的强相互作用力,核力只在10-15m的短距离起作用,所以A、B选项错误;核力具有饱和性,核子只与相邻的少数核子之间存在核力,所以C选项错误,D选项正确。,知识点一 根据核力的性质解释原子核的稳定性 探究导入: 如图为3H和3He的原子核结构示意图。,(1)质子都带正电,质子与质子之间存在着库仑斥力,为什么3He还能稳定地存在? (2)自然界中存在的元素是有限的,为什么质子与中子不能随意地组合从而形成无数不同的原子核?,提示:(1)因为质子之
6、间除了存在库仑斥力还存在核力。 (2)因为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。,【归纳总结】 1.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0.810-15m时为引力,距离小于0.810-15m时为斥力,距离为1010-15m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。,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
7、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: 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。,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。 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。,
8、【典例探究】 考查角度1 核力的性质 【典例1】关于核力的说法正确的是( ) A.核力同万有引力没有区别,都是物体间的作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力,作用范围在1.510-15m之内 D.核力与电荷有关,【解析】选C。核力是短程力,超过1.510-15m。核力急剧下降几乎消失,故C对。核力与万有引力、电磁力不同,故A、B不对。核力与电荷无关,故D错。,考查角度2 原子核中质子与中子的比例 【典例2】关于质子和中子的说法,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.对于较重的原子核,由于核力的作用范围是有限
9、的,以及核力的饱和性,如果继续增大原子核,形成的核也一定是不稳定的,【解析】选D。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,越重的元素,两者相差越多。因此正确答案选D。,【过关训练】 1.(多选)对于核力,以下说法正确的是( ) A.核力是弱相互作用,作用力很小 B.核力是强相互作用的表现,是强力 C.核子之间的距离小于0.810-15m时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起,D.人们对核力的了解很清楚,特别是在小于0.810-15m时核力的变化规律更清楚,【解析】选B、C。核力是强相互作用的一种表现,它的 作用范围在1.510-15m之内,核力比库
10、仑力大得多。因 此,选项B正确,A错误。核力在大于0.810-15m时表现 为吸引力,且随距离增大而减小;在距离小于0.810-15m 时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起,所以选 项C正确。人们对核力的了解还不是很清楚,这是科学家 们奋力攻克的堡垒,故D项不正确。,2.(多选)关于原子内的相互作用力说法正确的是( ) A.原子核与电子之间的作用力主要是电磁力 B.中子和质子间的作用力主要是核力 C.质子与质子间的核力,在2.010-15m的距离内远大于它们相互间的库仑力 D.原子核与电子之间的万有引力大于它们之间的电磁力,【解析】选A、C。电子在原子核与电子之间库仑力的作用下绕原子核做
11、圆周运动,选项A正确,D错误;中子和质子、质子与质子间的核力,主要是表现在相邻的核子之间,在2.010-15m的距离内远大于它们相互间的库仑力,大于1010-15m的距离核力几乎为零,故选项C正确,B错误。,【补偿训练】 下列说法正确的是( ) A.质子数与中子数相等的原子核最稳定 B.若两个核子间的距离为1.210-15m,则它们间的核力表现为引力 C.两个核子间的核力一定为引力 D.两个质子间的核力与库仑力一定是一对平衡力,【解析】选B。中等质量的原子核最稳定,但这些原子核内的质子数和中子数不一定相等,A错误;两个核子间的距离0.810-15mr1.510-15m时表现为引力,r0.8 1
12、0-15m时表现为斥力,B正确,C错误。一个质子可以受到多个质子对它的库仑力作用,而核力只发生在相邻的核子间,两个质子间的核力与库仑力不一定形成平衡力,D错误。,知识点二 结合能与原子核的稳定性 探究导入: 如图所示为原子核的比结合能示意图。,(1)随着质量数的增加,比结合能曲线整体上有什么变化规律? (2)比结合能的大小与原子核的稳定性有什么关系?,提示:(1)随着质量数的增加,比结合能曲线整体上先增大再减小,中等大小核的比结合能最大最稳定。 (2)比结合能越大原子核越稳定。,【归纳总结】 1.结合能:要把原子核分开成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量。 2.比结合能:等于原子核
13、的结合能与原子核中核子个数的比值,它反映了原子核的稳定程度。,3.比结合能曲线:不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示。,从图中可看出,中等质量原子核的比结合能最大,轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小。,4.比结合能与原子核稳定的关系: (1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度,比结合能越大,原子核就越难拆开,表示该原子核就越稳定。 (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,表示原子核不太稳定;中等核子数的原子核,比结合能较大,表示原子核较稳定。,(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,就可能释放核能。例如,一个核子数较大的重核分裂成两个
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