高中物理第十九章原子核19.7核聚变19.8粒子和宇宙课件新人教选修.pptx

1、7核聚变8 粒子和宇宙,读一读思一思,辨一辨议一议,一、核聚变 阅读教材第88页,了解核聚变的概念及聚变发生的条件。 什么是核聚变?能发生聚变的条件是什么? 答案:(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。 (2)条件:轻核的距离要达到10-15 m以内;需要加热到很高的温度,因此又叫热核反应。 二、受控热核反应 阅读教材第89页“受控热核反应”部分,了解可控热核反应。 1.聚变与裂变相比有哪些优点? 答案:(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有哪些? 答案:磁约束和惯性约束。,读一读思一思,辨

2、一辨议一议,三、粒子和宇宙 阅读教材第91、92页,了解粒子的分类及其作用。 1.为什么说“基本粒子”不基本? 答案: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。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.人类发现了哪些新粒子? 答案: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。 3.粒子是如何分类的? 答案: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。,读一读思一思,辨一辨议一议,1.思考辨析。 (1)光子、电子、质子和中子是组成物质的不可

3、再分的最基本的粒子。 () 解析:随着科学的发展,科学家们发现质子、中子等本身也有复杂结构。 答案: (2)太阳辐射的巨大能量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。 答案: (3)要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功。 () 解析:轻核聚变时,要使轻核之间距离达到10-15 m,所以必须克服库仑斥力做功。 答案:,读一读思一思,辨一辨议一议,2.探究讨论。 (1)夸克模型是如何提出的? 答案: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)轻核聚变为什么在地球上不容易发生?要发生聚变有什么苛刻条

4、件吗? 答案:要使轻核聚变,必须使轻核接近核力发生作用的距离10-15 m,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。要使原子核具有足够大的动能,有一种方法就是给它们加热,使物质达到几百万开尔文以上的高温。在地球上是不容易达到这个条件的。,探究一,探究二,对核聚变的理解 问题导引 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? 要点提示:能实现。热核反应的燃料之一,氢的同位素氘的储量丰富,每升海水中就含有0.03 g氘核,这些氘核完全聚变释放的能量约和燃烧300 L汽油相当。,探究一,探究二,名师精讲 1.聚变发生的条件 要使轻核聚变,必须使轻

5、核接近核力发生作用的距离10-15 m,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,探究二,3.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

6、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,探究一,探究二,【例题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 【思考问题】 轻核聚变的方程是什么?,探究一,探究二,归纳总结核聚变反应方程的书写与核能的计算 (1)聚变的核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒。 (

7、2)核能计算的关键是求出核反应中的质量亏损,然后根据爱因斯坦质能方程求解。,探究一,探究二,质能方程和核能的计算 问题导引 对粒子的认识 下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,要点提示:(1)随着科学的发展,科学家们发现了很多的新粒子都不是由质子、中子、电子组成的,又发现质子、中子等本身也有自己的复杂结构。所以现在将“基本”二字去掉,统称为粒子。 (2)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。,探究一,探究二,名师精讲 1.新粒子的发现及特点,探究一,探究二,探究一,探究二,典例剖析 【例题2】 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=1.007 3 u,氦核质量为mHe=4.001 5 u,电子质量为me=0.000 55 u) (1)写出这个核反应方程; (2)这一核反应能释放多少能量? (3)已知太阳每秒释放的能量为3.81026 J,