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5.3 核力与结合能
第五章 原子核
作用对象 特点 作用范围 举例
引力相互作用
电磁相互作用
强相互作用
弱相互作用
一切物体之间
随距离增大而减弱
长程力，宏观
重力
电荷间、电流间、磁体间
引力相互作用
长程力，宏观
弹力、摩擦力
组成原子核的核子之间
距离增大时
急剧减小
短程力，微观
核力
基本粒子之间
距离增大时，急剧减小，比强相互作用小得多
基本粒子间的力
短程力，微观
引起原子核β衰变的原因
一、自然界中四种基本相互作用
一、核力与四种基本相互作用
四种相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。
核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。
核子：原子核的组成成分，统称为核子。
一、核力与四种基本相互作用
核力的特点：
⑵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, 距离为1.5×10-15m 时核力几乎消失，距离小于 0.8×10-15m 时为斥力，因此核子不会融合在一起。
⑴核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多（比库仑力强137倍）。
⑶核力与电荷无关。（核力与核子电荷无关）
⑷核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。 稳定的质量较大的原子核里，中子数要比质子数多。
当堂训练
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
D.核力与电荷有关
C
当堂训练
ABC
(多选)下列说法正确的是(　　 )
A.核力是短程力,作用范围很小,只在邻近核子间发生
B.核力可能是引力,也可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内,形成稳定的原子核,但又不会融合在一起
C.质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力
D.核力是一种弱相互作用力,在其作用范围内,核力比库仑力大得多
1.结合能定义：将原子核分开需要的能量。
二、结合能、比结合能
这个能量也是核子组合成原子核而释放的能量。
2.比结合能定义：原子核的结合能与核子数之比。
也叫平均结合能
这两个量哪个能反映原子核的稳定程度呢？
思考
二、比结合能
比结合能与原子核稳定程度的关系
（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，原子核越难分开，表示该原子核就越稳定。
(2)核的大小与原子核稳定的关系方面：中等大小核的比结合能最大、原子核最稳定。　
原子的比结合能随质量数的变化
意义：它反映了一个原子核稳定程度
当堂训练
下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的有(　　)
A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B.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
C.重核与中等质量原子核相比较,重核的结合能和比结合能都大
D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
D
三、质量亏损和核能的计算
质量亏损：原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和。
质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量。物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。
(1)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒。
(2)质量亏损的同时以光子形式释放核能。
爱因斯坦
物体的能量和质量之间存在密切的联系，他们的关系是：
核子在结合成原子核时要放出能量，出现质量亏损，大小为：
质能方程
物体质量，随着能量的变化，会发生变化。
E＝mc2
ΔE＝Δmc2
三、爱因斯坦质能方程
ΔE＝Δmc2
三、爱因斯坦质能方程
（1） m用“u(原子质量单位)” 1u=1.660566×10-27kg
（2）ΔE用“uc2” 1uc2=931.5MeV（931.5兆电子伏）
(表示1u 的质量变化相当于931.5MeV的能量改变)
Δm=组成原子核的核子的质量之和与原子核的质量之差
【例题】已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg，质子的质量是mp=1.6726×10-27kg，氘核的质量是mD=3.3436×10-27kg，求氘核的比结合能.
单个质子和单个中子的质量和为
mp+mn=（1.6726+1.6749）×10-27kg=3.3475×10-27kg
这个数值与氘核质量之差
Δm ＝（mp+mn）-mD=（3.3475-3.3436）×10-27kg=0.0039×10-27kg
与这个质量差相对应的能量为
ΔE=Δmc2=0.0039×10-27×(3.00×108)2J=3.51×10-13J
氘核的比结合能为
核物理中，能量单位常使用电子伏特：1eV=1.60×10-19J，所以结合能是
解析：
当堂训练
一个锂核 () 受到一个质子的轰击，变成两个α粒子。已知质子的质量是1.672 6x10-27kg,锂核的质量是1.165 05X10-26kg,氦核的质量是6.646 6X10-27kg。
(1)写出上述核反应的方程;
(2)计算上述核反应释放出的能量。
(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的。 (　　)
(2)核力是强相互作用力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大多得。 (　　)
(3)在原子核的组成中，质子数等于中子数。 (　　)
(4)原子核大到一定程度，原子核就不稳定了。 (　　)
(5)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高。 (　　)
(6)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定。 (　　)
×　
√　
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小结训练
小结训练
用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子。生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c。
⑴写出核反应方程；
⑵求氚核和α粒子的速度大小；
⑶若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损。
小结训练
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