高中物理 4.6+7 核能利用 小粒子与大宇宙同步备课课件 粤教版选修35.ppt

第四章原子核第六节核能利用第七节小粒子与大宇宙 栏目链接 1 知道核反应堆和核电站 2 了解裂变反应堆的工作原理 了解常用裂变反应堆的类型 3 知道核电站的工作模式 了解核能的发展前景 4 初步了解恒星的演化和粒子物理学的知识 栏目链接 栏目链接 能源问题已经成为影响和制约当今世界发展的主要因素 尤其是随着石油等常规能源的不断减少和环境污染的不断加剧 寻找新的高能无污染的能源已成为当务之急 在利用核能时 如何使用核能发电和获得核动力 以及如何防止核能利用时的危害性 栏目链接 栏目链接 1 核反应堆是人工控制 反应的装置 可以使核能较 地释放出来 2 反应堆里用的铀棒是 或 石墨 重水的作用是使 变成 充当 镉棒的作用是吸收减速后的 控制反应速度 充当 3 为了防止铀核裂变物放出的射线对人体的危害 在反应堆外面要修建很厚的 防护层来屏蔽射线 对放射性的废料也要装入 的容器 埋入 来处理 栏目链接 链式 平缓 天然铀 浓缩铀 快中子 慢中子 减速剂 中子 控制棒 水泥 特制 深地层 栏目链接 4 我国已于 建成两座核电站 还有浙江的 核电站 5 人类目前能够观测到的最大距离约是 光年之远 这一距离可以看成是目前观测到的宇宙半径 6 对宇宙的时空结构 运动形态和物体演化的理论描述 称为宇宙模型 宇宙模型是一种被普遍接受的模型 它认为 宇宙起源于大约150亿年前突然发生的一次大爆炸 其后逐渐诞生出星球 星系 广东大亚湾 秦山 140亿 大爆炸 脉冲星 以及被称作类星体的遥远发光体等等 经历150亿年才演化成今天的样子 7 人类目前所能研究的物质世界的空间尺度 约从10 15m到1027m 共跨越了大约 个数量级 目前所知的微观粒子中 寿命最短的只有10 25s 可见 物质世界的时间尺度 约从10 25s到1018s 也跨越了将近 个数量级 栏目链接 超新星 黑洞 42 43 栏目链接 知识点1核反应堆 1 核反应堆的主要组成部分 如图所示为简化的核反应堆示意图 栏目链接 1 核燃料 反应堆使用天然铀或浓缩铀 铀235占3 4 制成铀棒 作为核燃料 释放核能 2 中子减速剂 铀235具有易俘获慢中子 不易俘获快中子的特点 而核反应中释放的中子多数为快中子 应使用减速剂使它们的速度降下来 常用作减速剂的物质有石墨 重水或普通水 3 控制棒 为了控制能量释放的速度 就要想办法增减中子的数目 采用在反应堆中插入镉棒的方法 利用镉吸收中子能力很强的特性 就可以容易地控制链式反应的速度 栏目链接 4 保护层 核反应堆外层是很厚的水泥壁 可防止射线辐射出去 5 热交换器 靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动 把产生的热量传输出去 2 核反应堆的用途 1 核电站利用反应堆发电 2 小型反应堆可以使核能作为动力制造核动力潜艇 3 进行各种原子核物理实验 栏目链接 3 核电站 核能利用 1 核电站 利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电 2 特点 消耗燃料少 但经济效益跟火电站大体相同 栏目链接 例1原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置 它主要由四部分组成 a 原子燃料 减速剂 冷却系统和控制调节系统b 原子燃料 减速剂 发热系统和传热系统c 原子燃料 减速剂 碰撞系统和传热系统d 原子燃料 中子源 原子能聚存系统和输送系统 栏目链接 解析 核反应堆的构成分四部分 原子燃料 减速剂 冷却系统和控制调节系统 答案 a 栏目链接 课堂训练1 核反应堆中的镉棒的作用是 a 减小中子的能量 使快中子变成慢中子b 调节中子的数目 控制反应速度c 屏蔽射线 以防伤害人体d 控制反应堆的温度 栏目链接 解析 用镉来吸收中子 控制裂变速度 答案 b 栏目链接 知识点2认识粒子 1 基本粒子 和新粒子 1 电子 质子和中子 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 后来发现了电子 质子和中子 于是很多人认为光子 电子 质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子 然而 随着科学的进一步发展 科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子 它们都不是由质子 中子 电子组成的 又发现质子 中子等本身也是复合粒子 并且还有着自己的复杂结构 所以电子 质子 中子并不是组成物质世界的基本粒子 栏目链接 2 新粒子 1912年奥地利物理学家赫斯对宇宙射线观测时 发现了一些新粒子 宇宙射线中粒子的能量很高 但数量很少 人们用高能加速器进行实验 发现了更多的粒子 如1932年发现了正电子 1937年发现了 子 1947年发现了k子和 子 2 三大类粒子 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 栏目链接 栏目链接 3 夸克模型的意义 夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破 它指出电子电荷不再是电荷的最小单元 即存在分数电荷 4 夸克的 禁闭 目前人们对夸克的认识还是很初步的 科学家们直到今天都还未捕捉到自由的夸克 夸克不能以自由的状态单个出现 这种性质称为夸克的 禁闭 能否解放被禁闭的夸克 是21世纪物理学面临的重大课题之一 栏目链接 例2为了探究宇宙起源 阿尔法磁谱仪 ams 将在太空中寻找 反物质 所谓 反物质 是由 反粒子 构成的 反粒子 与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量 但电荷的符号相反 则反氢原子是 a 由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成b 由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成 栏目链接 栏目链接 解析 根据反粒子定义 反粒子 与 正粒子 具有相同的质量 但带有等量的异性电荷 因此 反氢原子 应该具有与氢原子相同的质量 相反的电荷符号且等量的电荷量 所以反氢原子是由h核和e构成的 答案 b c 由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成d 由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成 课堂训练2 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