助力高考-即刻秒殺二級(jí)結(jié)論——《高中物理手冊(cè)》第三版上市啦！
學(xué)生現(xiàn)在知道，原子核的尺度在10-15m數(shù)量級(jí)，由質(zhì)子和中子組成，其中質(zhì)子帶正電，中子不帶電。
那么，為什么帶正電的質(zhì)子能夠在原子核如此狹小的空間內(nèi)擠壓在一起而不散開呢？
是因?yàn)橐Φ淖饔脝幔拷?jīng)過計(jì)算，可以得出質(zhì)子之間的庫(kù)侖力是引力的1035倍，核子不可能以自身的引力抵消庫(kù)侖斥力，核子之間一定存在著另一種力把它們聯(lián)系在一起，這就是核力。
核力
1.定義：能將原子核中各個(gè)核子結(jié)合在一起的強(qiáng)大力，叫做核力。
2.核力的特點(diǎn)：
（1）核力是強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的表現(xiàn)形式，在原子核尺度上，核力比庫(kù)侖力強(qiáng)得多。
（2）核力是一種短程力比結(jié)合能，作用距離約為10-15m數(shù)量級(jí)。當(dāng)距離大于0.8×10-15m時(shí)，核力是一種吸引力。當(dāng)距離為10×10-15m時(shí)，核力幾乎消失。當(dāng)距離小于0.8×10-15m時(shí)，核力是一種排斥力。因此，核子不會(huì)聚變。
（3）核力與電荷無關(guān)，核力與核子的電荷無關(guān)。
（4）核力是飽和的。每個(gè)核子只與相鄰的核子相互作用。這種性質(zhì)稱為核力的飽和性。
四種已知的相互作用
（1）萬有引力：引力在宏觀和宇宙尺度上占主導(dǎo)地位。正是引力使得行星繞恒星運(yùn)行，連接星系團(tuán)，并決定宇宙的現(xiàn)在和未來。
（2）電磁力：在原子核外留學(xué)之路，電磁力使電子結(jié)合成分子，分子結(jié)合成液體和固體。電磁力和引力都是“長(zhǎng)程力”，也就是說，它們可以作用于無限遠(yuǎn)的距離。
(3) 強(qiáng)相互作用：在原子核內(nèi)部，強(qiáng)力將核子結(jié)合在一起。
（4）弱相互作用：弱相互作用是原子核β衰變的原因，也就是中子→質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用也是一種短程力（比強(qiáng)力短），其強(qiáng)度小于電磁力。
原子核中質(zhì)子與中子的比例
自然界中，較輕的原子核，質(zhì)子和中子的數(shù)量大致相等，但較重的原子核，中子的數(shù)量大于質(zhì)數(shù)的數(shù)量。元素越重，兩者的差異就越大。如下圖所示，這是為什么呢？
隨著原子序數(shù)的增加，中子和質(zhì)子數(shù)量的差距越來越大。
原因分析：
原子核越大，核子之間的距離越大，庫(kù)侖力和核力都減小，但核力減小得快，增大到一定程度，核力就少了，不足以平衡庫(kù)侖力，原子核就會(huì)不穩(wěn)定。如果加入中子，與其他核子之間就沒有庫(kù)侖力了，但有核力，有助于穩(wěn)定原子核。核力是短程力，如果超出它的范圍，加入中子也會(huì)使原子核不穩(wěn)定，所以原子序數(shù)越大越不穩(wěn)定。
結(jié)合能
由于核子之間存在著強(qiáng)大的核力，當(dāng)核子結(jié)合形成原子核或者原子核分解成核子時(shí)，都會(huì)發(fā)生巨大的能量變化。
當(dāng)核子結(jié)合形成原子核時(shí)，會(huì)放出一定的能量；當(dāng)原子核分解成核子時(shí)，也會(huì)吸收同樣多的能量，這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能。
特定結(jié)合能（平均結(jié)合能）
原子核越大，其結(jié)合能越大。因此，有意義的是其結(jié)合能與核子數(shù)的比值，稱為特定結(jié)合能或平均結(jié)合能。特定結(jié)合能越大，核子在原子核中的結(jié)合越牢固，原子核就越穩(wěn)定。
中等尺寸的原子核具有最大的比結(jié)合能（每個(gè)核子的平均質(zhì)量損失最大），是最穩(wěn)定的。這一現(xiàn)象在20世紀(jì)20年代末引起了科學(xué)家的想象：如果將較重的原子核分裂成中等尺寸的原子核，或者將較小的原子核合并成中等尺寸的原子核，核子的比結(jié)合能就會(huì)增大，也就是核子會(huì)發(fā)生新的質(zhì)量損失，釋放出新的結(jié)合能，釋放出巨大的能量供人類利用。最終這些能量確實(shí)被人類利用了，不過第一次使用是在戰(zhàn)爭(zhēng)中。
愛因斯坦的質(zhì)能方程
愛因斯坦從相對(duì)論中得出結(jié)論，物體的能量和質(zhì)量之間存在以下密切聯(lián)系。
表明物體擁有的能量與其質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單的比例關(guān)系
質(zhì)量損失
組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之??間的差值稱為核質(zhì)量損失。
當(dāng)核子結(jié)合形成原子核時(shí)，它們會(huì)失去質(zhì)量，因此會(huì)釋放出如下大小的能量：
了解結(jié)合能和質(zhì)量損失
1、核子結(jié)合形成原子核時(shí)，新核的質(zhì)量小于核子的質(zhì)量（質(zhì)量損失），核能以伽馬光子的形式釋放出來。原子核分解成核子時(shí)，需要吸收一定的能量，核子的總質(zhì)量大于原核的質(zhì)量。
2、核反應(yīng)中，質(zhì)量損失時(shí)，核子數(shù)量不會(huì)減少（即質(zhì)量數(shù)守恒）。這可以理解為，形成原子核后，原子核中每個(gè)核子似乎都“變薄”了。
3、質(zhì)量損失不代表質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量Δm以能量（動(dòng)能質(zhì)量）的形式輻射出去比結(jié)合能，因此不違反質(zhì)量守恒定律。
4、國(guó)際單位：Δm以“kg”表示，c以“m/s”表示，ΔE以“J”表示。
原子中常用單位；Δm采用“u”（原子質(zhì)量單位），1u=1.×10-27kg，c=2.9979×108m/s，1eV=1.6022×10-19J。
ΔE 表示為“Δm c2”，1u = 。（表示相當(dāng)于 1u 質(zhì)量變化的能量變化）
5.核反應(yīng)中釋放或吸收的能量比化學(xué)反應(yīng)中釋放或吸收的能量大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
高中物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)