5核力与结合能[学习目标]1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用.2.了解结合能和比结合能的概念.3.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行相关的计算．一、核力与四种基本相互作用1．核力：原子核里的核子间存在着相互作用的核力，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)核力是核子间的强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多．(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内．核力在大于0.8×10－15m时表现为吸引力，超过1.5×10－15m时，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力．(3)每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．(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．3．四种基本相互作用二、原子核中质子与中子的比例1．较轻原子核：质子数和中子数大致相等．2．较重原子核：中子数大于质子数，越重的原子核两者相差越多．三、结合能与质量亏损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，也需要能量，这就是原子核的结合能．2．比结合能原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．中等大小的核的比结合能最大，最稳定．3．质能方程物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2.4．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．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡．(×)(2)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大．(×)(3)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因．(√)(4)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(×)(5)比结合能越大，原子核越稳定．(√)(6)质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系．(√)2．已知α粒子(He)是由2个质子、2个中子组成的，取质子的质量mp＝1.6726×10－27kg，中子的质量mn＝1.6749×10－27kg，α粒子的质量mα＝6.6467×10－27kg，光速c＝3.0×108m/s.则α粒子的结合能为________．(计算结果保留两位有效数字)答案4.3×10－12J解析组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2mp＋2mn)－mαα粒子的结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE≈4.3×10－12J.一、核力特点原子核中质子与中子的比例[导学探究]如图1为H和He的原子核结构示意图．图1(1)质子都带正电，质子与质子之间存在着库仑斥力，为什么He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？答案(1)核子之间还存在着核力作用．(2)当核子增多时，原子核增大，核子间的距离也增大，当距离较大时，一些核子间可能就没有核力的作用了，这样形成的核不稳定，最终会瓦解．因此质子与中子不能随意地组合形成无数不同的原子核．[知识深化]1．核力特点(1)短程：只发生在相邻的核子之间(又叫饱和性)．(2)与核子电性无关．(3)属于强相互作用．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．例1下列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，以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在答案D解析原子核中质子...