人教版选修35 第十九章 78 核聚变 粒子和宇宙 课件（37张）.pptx

7核聚变8粒子和宇宙 第十九章原子核 学习目标 1 了解核聚变及其特点和条件 2 会判断和书写核聚变反应方程 能计算核聚变释放的能量 3 知道粒子的分类及其作用 了解夸克模型 4 了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演化 内容索引 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 一 核聚变1 聚变两个轻核结合成质量较大的核 释放出核能的反应 称为核聚变 聚变反应又称为热核反应 2 聚变方程 3 聚变发生的条件要使轻核聚变 必须使轻核间的距离接近核力发生作用的距离m 这要克服电荷间巨大的库仑斥力作用 要求使轻核具有足够大的动能 要使原子核具有足够大的动能 有一种方法就是给它们 使物质达到几百万开尔文的高温 10 15 加热 二 粒子和宇宙1 基本粒子 不基本 1 直到19世纪末 人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒 后来人们发现了光子 电子 并把它们叫做 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 组成的 并发现 等本身也有复杂结构 2 发现新粒子 1 新粒子 1932年发现了 1937年发现了 1947年发现了k介子和 介子 后来发现了超子等 质子 中子 基本 粒子 质子 中子 正电子 子 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 和 3 夸克模型的提出1964年提出的强子的夸克模型 认为强子是由构成的 强子 轻子 媒介子 夸克 1 判断下列说法的正误 1 核聚变时吸收能量 2 核聚变平均每个核子放出的能量 比裂变反应中平均每个核子放出的能量大 3 轻核聚变比裂变更安全 清洁 4 实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受热核反应所需的温度 5 质子 中子不能再分 6 夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍 即学即用 答案 17 6 答案 解析 核反应中的质量亏损为 m 2 0141u 3 0161u 4 0026u 1 0087u 0 0189u所以该反应释放出的能量为 e m c2 17 6mev 重点探究 一 核聚变的特点及应用 导学探究 1 为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温 答案 答案轻核的聚变反应 是较轻的核子聚合成较重的核子 要使得核子的强相互作用发挥作用 必须使核子间的距离达到10 15m以内 同时由于原子核之间在此距离时的库仑斥力十分巨大 因而需要核子有很大的动能 表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度 2 目前人们实现的核聚变是什么 实现热核反应存在的困难是什么 可能实现对热核反应的控制的方法是什么 答案 答案 1 目前人们能实现的热核反应是氢弹的爆炸 是由普通炸药引爆原子弹 再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核反应 但这是不可控制的 2 实现热核反应存在的困难是 地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温 3 可能实现对热核反应的控制方法 磁约束 利用磁场来约束参与反应的物质 环流器是目前性能最好的一种磁约束装置 惯性约束 利用强激光从各个方向照射参加反应的物质 使它们由于惯性还来不及扩散就完成了核反应 知识深化 1 对核聚变的理解 1 聚变发生的条件 要使轻核聚变 必须使轻核间的距离达到10 15m以内 这要克服电荷间强大的库仑斥力作用 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 核聚变的特点 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 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继续下去 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 3 核聚变的应用 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爆炸 可控热核反应 目前处于探索阶段 2 重核裂变与轻核聚变的区别 a 3 7mevb 3 3mevc 2 7mevd 0 93mev 答案 解析 解析根据质能方程 释放的核能 e mc2 m 2mh mhe mn 0 0035u 则 e 0 0035 931mev 3 2585mev 3 3mev 故b正确 a c d错误 针对训练1 多选 据新华社报道 由我国自行设计 研制的世界第一套全超导核聚变实验装置 又称 人造太阳 已完成了首次工程调试 下列关于 人造太阳 的说法正确的是 c 根据公式e mc2可知 核燃料的质量相同时 聚变反应释放的能量比裂变反应大得多d 根据公式e mc2可知 核燃料的质量相同时 聚变反应释放的能量与裂变反应相同 答案 解析 根据轻核聚变特点 相同质量的核燃料 轻核聚变释放的能量比裂变反应大得多 故选项c正确 二 新粒子的发现和夸克模型 导学探究 图1为欧洲粒子加速器 能使粒子获得13万亿电子伏特的能量 1 高速粒子碰撞能产生一些新的粒子 试说出部分20世纪30年代以来发现的新粒子 图1 答案正电子 子 k介子 介子 超子 2 随着新粒子的发现 质子与中子为什么不再被称为 基本粒子 答案因为科学家们发现质子 中子等本身也是复合粒子 也有着自己的复杂的结构 所以它们不再是 基本粒子 答案 知识深化 1 新粒子的发现及特点 2 粒子的分类 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 4 意义 电子电荷不再是电荷的最小单元 即存在分数电荷 解析夸克不能以自由的状态单个出现 d错误 a b c正确 答案 解析 针对训练2 多选 已知 介子 介子都是由一个夸克 夸克或夸克 和一个反夸克 反夸克或反夸克 组成的 它们的带电荷量如下表所示 表中e为元电荷 答案 解析 达标检测 1 2 3 4 答案 解析 解析核聚变反应中产生新的原子核 同时由于发生了质量亏损 会有核能的释放 b正确 a c错误 目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电 d错误 2 核反应方程的理解 多选 能源是社会发展的基础 发展核能是解决能源问题的途径之一 下列释放核能的反应方程中 表述正确的是 答案 1 2 3 4 解析 解析两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应 故a对 b错 重核被中子轰击后分裂两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应 故c对 原子核放出 或 粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变 原子核的衰变的反应物只有一种 故d错 1 2 3 4 答案 解析 3 对宇宙粒子的理解 以下说法正确的是a 最早发现的轻子是电子 最早发现的强子是中子b 质子 中子 介子和超子都属于强子c 强子 轻子都有内部结构d 子质量比核子质量大 子不属于轻子 1 2 3 4 解析最早发现的强子是质子 最早发现的轻子是电子 故选项a错误 强子有内部结构 由夸克组成 轻子没有内部结构 所以c错误 质子 中子 介子 超子都属于强子 子质量比核子质量大 但仍属于轻子 b正确 d错误 1 2 3 4 答案 解析 4 核聚变释放核能的计算 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应 这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源 已知质子质量为mh 1 0073u 氦核质量为mhe 4 0015u 电子质量为me 0 00055u 1u 931 5mev c2 1 写出这个核反应方程 1 2 3 4 答案 解析 2 这一核反应能释放多少能量 答案24 78mev 解析反应前的质量m1 4mh 4 1 0073u 4 0292u 反应后的质量m2 mhe 2me 4 0015u 2