原子核是由中子和質(zhì)子構(gòu)成的。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質(zhì)子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢？
一、核力與四種基本相互作用
現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，自然界存在著四種基本相互作用，即引力相互作用、電磁相互作用、強相互作用、弱相互作用。
物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，原子核中核子之間存在一種很強的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核。這種作用稱為強相互作用。
19世界末20世紀(jì)初，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了放射現(xiàn)象。后來發(fā)現(xiàn)，在某些放射現(xiàn)象中起作用的還有另一種相互作用，稱為弱相互作用。弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子——質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。
氦原子核是由兩個質(zhì)子和兩個中子憑借核力結(jié)合在一起的，要把它們分開，需要吸收能量。反過來，4個核子結(jié)合成氦原子核要放出能量。那么，把核子分開需要的能量與核子結(jié)合放出的能量有什么關(guān)系呢？
原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能．
原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫作比結(jié)合能，也叫作平均結(jié)合能．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．中等大小的核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定．
1．質(zhì)能方程物體的能量與它的質(zhì)量的關(guān)系是：E＝mc2.2．質(zhì)量虧損原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象．
質(zhì)量虧損Δm的理解 所謂質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過程中以能量的形式輻射出去了．反過來，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給．
2．質(zhì)能方程E＝mc2的理解(1)根據(jù)質(zhì)能方程，物體的總能量與其質(zhì)量成正比．物體質(zhì)量增加，則總能量隨之增加；質(zhì)量減少，總能量也隨之減少，這時質(zhì)能方程也寫作ΔE＝Δmc2.(2)運用質(zhì)能方程時應(yīng)注意單位．一般情況下，公式中各量都應(yīng)取國際單位制單位．但在微觀領(lǐng)域，用國際單位制單位往往比較麻煩，習(xí)慣上常用“原子質(zhì)量單位”和“電子伏特”作為質(zhì)量和能量的單位，1 u對應(yīng)931.5 MeV能量．
下列有關(guān)質(zhì)能方程的說法中，正確的是(　　)A．愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化B．由E＝mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊藏的能量的量度C．核反應(yīng)中發(fā)生的“質(zhì)量虧損”是消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰緿．因為在核反應(yīng)中產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒、系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量并不守恒
1．根據(jù)質(zhì)量虧損計算(1)根據(jù)核反應(yīng)過程，計算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm.(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計算核能．①若Δm的單位是千克，則需要將c＝3×108 m/s代入，計算得到的ΔE的單位為焦耳．②若Δm的單位是原子質(zhì)量單位u，則可用ΔE＝Δm×931.5 MeV計算，即用質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV.(1 u相當(dāng)于931.5 MeV)
2．利用比結(jié)合能來計算核能原子核的結(jié)合能＝核子的比結(jié)合能×核子數(shù)，核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能．

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3 核力與結(jié)合能

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第三冊

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