课件27张PPT。第十九章 原子核第5节 核力和结合能 学习目标1.了解四种基本相互作用，知道核力的概念及特点。 2.认识原子核的结合能、理解结合能和比结合能的概念。 3.知道质量亏损，并能应用质能方程进行计算。 4.知道稳定原子核中质子与中子的比例的变化规律。 5.能解释轻核和重核内中子数、质子数比例不同的原因。回顾：原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子。问题思考：质子间存在着巨大的库仑斥力，为什么质子没有被排斥的四散飞开，反而还紧紧的结合在一起呢？分析论证 质子相互间距r的数量级为10-15m；质子质量m的数量级为10-27kg，质子电量e的数量级为10-19C；万有引力常量G的数量级为10-11，静电力常量k的数量级为109。估算两质子间库仑斥力与万有引力之比？解：质子间的电磁力是万有引力的1035倍！！！结论：原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力（斥力）是不可能的。一、核力及其特点1.定义：能够把原子核中的核子束缚在一起的强相互作用力的力，叫做核力。特 点（1） 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。（2）核力是短程力。作用范围在1.5×10-15m之内，大于0.8×10-15m时为吸引力, 随距离增大而减小，超过1.5×10-15m时核力几乎消失，小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。（3）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。 （4）核力具有电荷无关性。（见书本P79图）二、四种基本相互作用1.万有引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。2.电磁力：在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体与固体。3.强相互作用：作用范围在原子核内，强力将核子束缚在一起。4.弱相互作用：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。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小 物理学家一直梦想将自然界的四种相互作用纳入某种统一的理论中，爱因斯坦为此做了大半生的努力，但没有成功。（电弱统一模型）二、原子核中质子和中子的比例 观察思考1：稳定的轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数有何特点？原因为何？（1）特点：轻核的质子数和中子数大致相等； （2）原因分析：对轻核而言，核子数量相对较小，核子间距处于核力作用范围之内，由于核力远大于电磁力，即使质子和中子成对出现，强大的核力也可以将核子紧紧地束缚在原子核的范围之内，形成稳定的原子核。二、原子核中质子和中子的比例 观察思考2：稳定的重核（原子序数大于20）的质子数和中子数有何特点？原因为何？（1）特点：重核的质子数明显少于中子数。 （2）原因分析：对于重核而言，核子数量大，核子间距也大，由于核力的饱和性，核力因核子间距的变大而显著减小，甚至小于电磁力。如果质子和中子再成对出现，原子核不稳定；但如果只增加中子，由于中子之间只有相互吸引的核力却不存在库仑力，故有助于维系原子核的稳定，所以重核内中子数会明显大于质子数。 不能；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。 在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。 若不断增大原子核的 ... ...
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