19.7_19.8核聚变粒子和宇宙课件新人教版选修3_5.ppt
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1、7 核 聚 变 8 粒子和宇宙,一、核聚变 1.定义:两个轻核结合成_的核,并释放出_ 的反应。 2.举例:,质量较大,能量,3.条件:要使轻核发生聚变,必须使它们的距离达到 _m以内,核力才能起作用。由于原子核都带正电, 要使它们接近到这种程度,必须克服巨大的_, 这就要求原子核具有足够的动能,有一种方法就是把它 们加热到很高的温度,温度高达_开尔文,因此聚 变又叫_。,10-15,库仑斥力,几百万,热核反应,4.应用:目前,热核反应主要用在核武器上,那就是_, 需要用_爆炸产生的高温高压引发核爆炸。 5.太阳能:太阳的主要成分是_,太阳中心温度可达1.5 107K,在此高温下,氢核聚变成氦
2、核的反应不停地进行 着,太阳能就来自于太阳内部_释放的核能。,氢弹,原子弹,氢,聚变,二、受控热核反应 1.聚变的优点:第一:轻核聚变产能效率高。第二:地球上聚变燃料的储量丰富。第三:轻核聚变更为安全、清洁,控制温度,可控制反应,而且生成的废物数量少、易处理。,2.聚变的难点:地球上没有任何容器能够经受热核反应 的高温。 3.控制方法: (1)磁约束:利用磁场约束参加反应的物质,目前最好的 一种磁约束装置是_。,环流器,(2)惯性约束:聚变物质因自身的惯性,在极短时间内来 不及扩散就完成了核反应,在惯性约束下,用_从各 个方向照射反应物,使它们“挤”在一起发生反应。,激光,三、粒子和宇宙 1.
3、基本粒子不基本: (1)19世纪末,人们都认为_、电子、_和中子 是组成物质的不可再分的最基本的粒子。 (2)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_ 等本身也有自己的复杂结构。,光子,质子,质子、中子,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_和_及以后的质量比质子的 质量大的_。 (2)粒子的分类:按照_的不同关系, 可将粒子分为三大类:_、_和_。,正电子,子,K介子,介子,超子,粒子与各种相互作用,强子,轻子,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
4、为强子是由更基本的成分组成, 这种成分叫作_。夸克模型指出电子电荷不再是电 荷的最小单位,即存在_。,夸克,分数电荷,3.宇宙和恒星的演化: (1)宇宙的演化: 宇宙大爆炸 温度为1032K,产生了_ _等粒子 温度下降到1013K左右,_时代 温度下降到1011K时,_时代温度下降到109K时, _时代 温度下降到104K,混合电离态温度 下降到3000K时,_ _。,夸克、轻子、,胶子,强子,轻子,核合成,中性的氢原子,恒星和星系,(2)恒星的演化:宇宙尘埃_恒星诞生氢核 聚合成_氦核聚合成碳核其他聚变过程无聚 变反应,形成白矮星或_或黑洞。,星云团,氦核,中子星,【预习诊断】 1.请判断
5、下列说法的正误。 (1)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。( ) (2)热核反应除用在核武器上外,还用于核电站发电。 ( ),(3)热核反应一旦发生,就不再需要外界给它能量。 ( ) (4)质子、中子不能再分。( ) (5)夸克的带电量是电子电荷的整数倍。( ),提示:(1)。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34倍。 (2)。热核反应主要用在核武器上,核电站发电利用的是重核裂变。 (3)。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。,(4)。质子、中子本身也有复杂的结构,是可再分的。 (5)。
6、夸克的带电量不是电子电荷的整数倍。,2.(多选)下列说法中正确的是( ) A.聚变反应中有质量亏损,所以必向外界放出能量 B.使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到1.510-15m,也就是接近到核力能够发生作用的范围内 C.要使核发生聚变反应,无须克服核力做功 D.热核反应只有在人工控制下才能发生,【解析】选A、B。由质能方程可知A正确;轻核结合成质量较大核,必须使轻核间的距离达到能产生核力的范围,才能使它们紧密地结合起来,B正确、C错误;热核反应必须在很高的温度下才能发生,不一定要人工控制,D错误。,3.太阳放出的大量中微子向地球飞来,但实验测定的数目只有理论的三分之一,后来科学家发现中
7、微子在向地球传播过程中衰变成一个子和一个子。若在衰变过程中子的速度方向与中微子原来的方向一致,则子的运动方向( ),A.一定与子同方向 B.一定与子反方向 C.一定与子在同一直线上 D.不一定与子在同一直线上,【解析】选C。中微子衰变成子和子,满足动量守恒,子的速度方向与中微子原来的方向一致,子必定也在这条直线上。,知识点一 核聚变的特点及应用 探究导入: 如图为氢弹原理示意图。,(1)若要发生核聚变,对原子核间的距离有什么要求? (2)核聚变为何又叫热核反应?,提示:(1)原子核间的距离达到10-15m以内。 (2)核聚变需要在几百万开尔文的高温下才能进行,因此核聚变又叫热核反应。,【归纳总
8、结】 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。,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
9、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。,5.重核裂变与轻核聚变的区别:,【典例探究】 考查角度1 对核聚变的理解 【典例1】(多选)下列关于聚变的说法中,正确的是 ( ) A.要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功 B.轻核聚变需要几百万开尔文的高温,因此聚变又叫作热核反应,C.原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温,所以氢弹利用原子弹引发热核反应 D.太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应,在地球内部也可以自发地进行,【解析】选A、B、C。轻核聚变时,要使轻核之间距离达到10-15m,所以必须克服库仑斥力做功,A正确;
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