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(新課標)2018-2019學年高考物理 主題三 原子與原子核 3.3 原子核 3.3.7-3.3.8 核聚變 粒子和宇宙課件 新人教版選修3-5.ppt

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1、3.3.7核聚變 3.3.8粒子和宇宙,質(zhì)量較大,能量,3.條件:要使輕核發(fā)生聚變,必須使它們的距離達到 m以內(nèi),核力才能起作用。由于原子核都帶正電,要使它們接近到這種程度,必須克服巨大的,這就要求原子核具有足夠的動能,有一種方法就是把它們加熱到很高的溫度,溫度高達開爾文,因此聚變又叫。 4.應(yīng)用:目前,熱核反應(yīng)主要用在核武器上,那就是,需要用爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)核爆炸。 5.太陽能:太陽的主要成分是,太陽中心溫度可達1.5107 K,在此高溫下,氫核聚變成氦核的反應(yīng)不停地進行著,太陽能就來自于太陽內(nèi)部 釋放的核能。,10-15,庫侖斥力,幾百萬,熱核反應(yīng),氫彈,原子彈,氫,聚變,思考判斷,

2、(1)核聚變時吸收能量。() (2)核聚變平均每個核子放出的能量,比裂變反應(yīng)中平均每個核子放出的能量大。() (3)熱核反應(yīng)主要用在核武器上,那就是原子彈。() 答案(1)(2)(3),二、受控熱核反應(yīng) 1.聚變的優(yōu)點:第一:輕核聚變產(chǎn)能效率高。第二:地球上聚變?nèi)剂系膬α控S富。第三:輕核聚變更為安全、清潔,控制溫度,可控制反應(yīng),而且生成的廢物數(shù)量少、易處理。 2.聚變的難點:地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受熱核反應(yīng)的高溫。,3.控制方法,(1)磁約束:利用磁場約束參加反應(yīng)的物質(zhì),目前最好的一種磁約束裝置是 。 (2)慣性約束:聚變物質(zhì)因自身的慣性,在極短時間內(nèi)來不及擴散就完成了核反應(yīng),在慣性約束下,

3、用從各個方向照射反應(yīng)物,使它們“擠”在一起發(fā)生反應(yīng)。,環(huán)流器,激光,思考判斷,(1)輕核聚變比裂變更安全、清潔。() (2)實現(xiàn)核聚變的難點是地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度。() (3)現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了技術(shù)突破,能夠穩(wěn)定地輸出聚變能。() 答案(1)(2)(3),三、粒子和宇宙 1.基本粒子不基本 (1)19世紀末,人們都認為、電子、 和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子。 (2)隨著科學的發(fā)展,科學家們發(fā)現(xiàn)了很多的新粒子都不是由質(zhì)子、中子、電子組成的,又發(fā)現(xiàn)等本身也有自己的復雜結(jié)構(gòu)。,光子,質(zhì)子,質(zhì)子、中子,2.發(fā)現(xiàn)新粒子,(1)新粒子:1932年發(fā)現(xiàn)了,1937年發(fā)現(xiàn)了 ,19

4、47年發(fā)現(xiàn)了 和及以后的質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量大的。 (2)粒子的分類:按照的不同關(guān)系,可將粒子分為三大類:、和 。 (3)夸克模型的提出:1964年美國物理學家蓋爾曼提出了強子的夸克模型,認為強子是由更基本的成分組成,這種成分叫作??淇四P椭赋鲭娮与姾刹辉偈请姾傻淖钚挝?,即存在。,正電子,子,K介子,介子,超子,粒子與各種相互作用,強子,輕子,媒介子,夸克,分數(shù)電荷,3.宇宙和恒星的演化,夸克、輕子、膠子,強子,輕子,核合成,中性的氫原子,恒星和星系,星云團,氦核,中子星,思考判斷,(1)質(zhì)子、中子不能再分。() (2)夸克的帶電量是電子電荷的整數(shù)倍。() (3)太陽目前正處于氫通過熱核反應(yīng)

5、成為氦,以電磁波的形式向外輻射核能的階段。() 答案(1)(2)(3),核聚變的特點及應(yīng)用,(1)輕核聚變是放能反應(yīng):從比結(jié)合能的圖線看,輕核聚變后比結(jié)合能增加,因此聚變反應(yīng)是一個放能反應(yīng)。 (2)在消耗相同質(zhì)量的核燃料時,輕核聚變比重核裂變釋放更多的能量。 (3)熱核反應(yīng)一旦發(fā)生,就不再需要外界給它能量,靠自身產(chǎn)生的熱就可以使反應(yīng)進行下去。 (4)普遍性:熱核反應(yīng)在宇宙中時時刻刻地進行著,太陽就是一個巨大的熱核反應(yīng)堆。,1.核聚變的特點,要點歸納,2.核聚變的應(yīng)用,(1)核武器氫彈:一種不需要人工控制的輕核聚變反應(yīng)裝置。它利用彈體內(nèi)的原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核聚變爆炸。 (2)可控熱核

6、反應(yīng):目前處于探索階段。,3.重核裂變與輕核聚變的區(qū)別,例1 關(guān)于核聚變的說法正確的是(),A.聚變是裂變的逆反應(yīng) B.如果裂變釋放能量,則聚變反應(yīng)一定吸收能量 C.聚變反應(yīng)須將熱核燃料加熱到數(shù)百萬度以上的溫度,顯然是吸熱反應(yīng) D.聚變和裂變都可以釋放出巨大的能量 審題指導(1)聚變反應(yīng)和裂變反應(yīng)的定義。 (2)吸能和放能的判斷依據(jù)。 (3)聚變反應(yīng)的條件。,精典示例,解析從形式上看聚變和裂變好像是互逆反應(yīng),其實不然,兩者的反應(yīng)物和生成物全然不同,裂變是重核分裂成中等核,而聚變是兩個輕核聚合為質(zhì)量較大的輕核,兩者不可能互為逆反應(yīng),選項A錯誤;聚變和裂變反應(yīng)的質(zhì)量都發(fā)生了虧損,故都是放能反應(yīng),要

7、放出巨大的能量,選項B錯誤,D正確;聚變反應(yīng)須將熱核燃料加熱到數(shù)百萬度以上的溫度,但一旦反應(yīng)進行,自身釋放的巨大能量足以提供高溫使反應(yīng)繼續(xù)進行,故聚變反應(yīng)是放能反應(yīng),選項C錯誤。 答案D,針對訓練1 關(guān)于輕核聚變釋放核能,下列說法正確的是(),A.一次聚變反應(yīng)一定比一次裂變反應(yīng)釋放的能量多 B.聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)每個核子釋放的平均能量一定大 C.聚變反應(yīng)中粒子的比結(jié)合能變小 D.聚變反應(yīng)中由于形成質(zhì)量較大的核,故反應(yīng)后質(zhì)量增加 解析在一次聚變反應(yīng)中釋放的能量不一定比裂變反應(yīng)多,但平均每個核子釋放的能量一定大,故選項A錯誤、B正確;由于聚變反應(yīng)中釋放出巨大能量,則比結(jié)合能一定增加,質(zhì)量發(fā)生虧損,故選項C、D錯誤。 答案B,粒子的分類和夸克模型,1.粒子的分類,要點歸納,2.夸克模型,(1)夸克的提出:1964年美國物理學家蓋爾曼提出了強子的夸克模型,認為強子是由夸克構(gòu)成的。 (2)夸克的種類:上夸克(u)、下夸克(d)、奇異夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和頂夸克(t)。,精典示例,審題指導解答本題時應(yīng)注意以下三點: (1)核反應(yīng)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,判斷質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)。 (2)正電子和負電子的湮滅,根據(jù)質(zhì)能方程判斷光子的能量。 (3)根據(jù)動量守恒定律判斷產(chǎn)生光子的個數(shù)。,答案(1)A(2)8.21014此過程遵循動量守恒定律,

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