高中物理 第19章 原子核 78 核聚变 粒子和宇宙课件 新人教版选修35.ppt

7核聚变8粒子和宇宙 一 二 三 填一填 练一练 一 核聚变 见课本第88页 1 定义 两个轻核结合成质量较大的核 并释放出能量的反应 3 条件 1 轻核的距离要达到10 15m以内 2 需要加热到很高的温度 因此又叫热核反应 一 二 三 填一填 练一练 二 受控热核反应 见课本第89页 1 聚变与裂变相比有很多优点 1 轻核聚变产能效率高 2 地球上聚变燃料的储量丰富 3 轻核聚变更为安全 清洁 2 约束核聚变材料的方法 磁约束和惯性约束 一 二 三 填一填 练一练 三 粒子和宇宙 见课本第91页 1 基本粒子不基本 1 直到19世纪末 人们都认为光子 电子 质子和中子是基本粒子 2 随着科学的发展 科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上基本粒子组成的 并发现质子 中子等本身也有复杂结构 2 发现新粒子 1 新粒子 1932年发现了正电子 1937年发现了 子 1947年发现了k介子和 介子及以后的超子等 2 粒子的分类 按照粒子与各种相互作用的关系 可将粒子分为三大类 强子 轻子和媒介子 3 夸克模型的提出 1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型 认为强子是由夸克构成的 一 二 三 填一填 练一练 填一填 练一练 我国科学家研制 两弹 所涉及的基本核反应有 关于这两个方程 下列说法正确的是 a 方程 1 属于 衰变b 方程 2 属于轻核聚变c 方程 1 中k 10 方程 2 中d 1d 方程 1 中k 6 方程 2 中d 1解析 方程 1 属于重核裂变 方程 2 属于轻核聚变 选项a错而b对 由质量数和电荷数守恒得k 10 d 1 选项c对而d错 答案 bc 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一对核聚变的理解随着科技的发展 不久的将来 汽车不再烧油 而改烧海水 你相信这能实现吗 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 聚变发生的条件要使轻核聚变 必须使轻核接近核力发生作用的距离10 15m 这要克服电荷间强大的斥力作用 要求使轻核具有足够大的动能 有一种办法就是把它们加热到几百万开尔文的高温 2 轻核聚变是放能反应从比结合能的图线看 轻核聚变后比结合能增加 因此聚变反应是一个放能反应 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 3 核聚变的特点 1 在消耗相同质量的核燃料时 轻核聚变比重核裂变释放更多的能量 2 热核反应一旦发生 就不再需要外界给它能量 靠自身产生的热就可以使反应进行下去 3 普遍性 热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着 太阳就是一个巨大的热核反应堆 4 核聚变的应用 1 核武器 氢弹 一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置 它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸 2 可控热核反应 目前处于探索阶段 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 5 轻核聚变与重核裂变的区别 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题1 太阳现在正处于主序星演化阶段 它主要是由电子和质子 氦核等组成 维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应 核反应为两个电子与四个质子聚变为氦 已知太阳的质量为2 1030kg 太阳向周围空间辐射能量的总功率为3 8 1026w 1 写出上述聚变反应的方程 2 已知质子质量mp 1 67 10 27kg 氦核质量m 6 6458 10 27kg 电子质量me 9 0 10 31kg 光速c 3 0 108m s 求每发生一次上述核反应所释放的能量 3 根据题目中数据计算太阳1秒钟减少的质量 太阳还能用多少年 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究二对粒子的认识如图为粒子发展示意图 1 为什么现在将 基本 二字去掉 统称为粒子 2 为什么说夸克模型是物理学发展中的一个重大突破 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 新粒子的发现及特点 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 2 粒子的分类 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 3 夸克模型 1 夸克的提出 1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型 认为强子是由夸克构成的 2 夸克的种类 上夸克 u 下夸克 d 奇异夸克 s 粲夸克 c 底夸克 b 和顶夸克 t 3 夸克所带电荷 夸克所带的电荷量是分数电荷量 即其电荷量为元电荷的 例如 上夸克带的电荷量为 下夸克带的电荷量为 4 意义 电子电荷不再是电荷的最小单位 即存在分数电荷 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 2 上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇 与电子形成几乎静止的整体后 可以转变为两个光子 即 已知正电子和电子的质量都为9 1 10 31kg 反应中产生的每个光子的能量约为j 正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子 原因是 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析 1 发生核反应前后 粒子的质量数和电荷数均不变 据此可知中微子的质量数和电荷数都是0 a项正确 2 产生的能量是由于质量亏损 两个电子转变为两个光子之后 质量变为零 则e mc2 故一个光子的能量为 代入数据得 8 2 10 14j 正电子与水中的电子相遇 与电子形成几乎静止的整体 故系统总动量为零 所以如果只产生一个光子是不可能的 因为此过程遵循动量守恒定律 答案 1 a 2 8 2 10 14此过程遵循动量守恒定律 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 2 3 4 5 1 下列所述正确的是 a 原子是组成物质的不可再分的最小微粒b 原子是最大的微粒c 原子由原子核和核外电子构成 质子和中子组成了原子核d 质子 中子本身也是复合粒子 它们也有着自己复杂的结构解析 质子 中子本身也是复合粒子 由此可知 质子 中子不是构成物质的最小微粒 故只有选项c d正确 答案 cd 1 2 3 4 5 2 关于太阳辐射的主要由来 下列说法正确的是 a 来自太阳中氢元素聚变反应释放的核能b 来自太阳中碳元素氧化释放的化学能c 来自太阳中重元素裂变反应释放的核能d 来自太阳中本身储存的大量内能解析 太阳辐射的巨大能量主要来自太阳内部氢核聚变成氦核时释放的能量 只有选项a正确 答案 a 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2