学高中物理原子核核聚变粒子和宇宙新人教版选修.pptx

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.内容索引知识探究 题型探究达标检测知识探究一、核聚变一、核聚变导学探究导学探究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？答答案案轻核的聚变反应，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，必须使核子间接近到发生相互作用的距离，约为1015 m；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.答案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？如何实现对热核反应的控制？答案知识梳理知识梳理对核聚变的认识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.1015加热即学即用即学即用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)轻核聚变比裂变更完全、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如此高的温度.()二、粒子和宇宙二、粒子和宇宙导学探究导学探究强子和夸克的关系是怎样的？夸克分多少种？它的带电性是怎样的？什么是夸克的“禁闭”？答案知识梳理知识梳理对粒子和宇宙的理解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.质子中子基本粒子质子中子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K介子和介子及以后的超子等.(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，认为强子是由构成的.正电子强子轻子媒介子夸克子即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)质子、中子不能再分.()(2)夸克的带电荷量是电子电荷的整数倍.()题型探究一、核聚变的特点及应用1.核聚变的特点(1)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.(2)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.(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)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.2.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.3.重核裂变与轻核聚变的区别重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大34倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多原料的蕴藏量核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7%主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富.1 L水中大约有0.03 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L汽油释放的能量相当可控性速度比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能目前，除氢弹以外，人们还不能控制它解析17.6答案解析解析根据质量数和电荷数守恒可得x是 n(中子).核反应中的质量亏损为m2.014 1 u3.016 1 u4.002 6 u1.008 7 u0.018 9 u所以该反应释放出的能量为Emc217.6 MeV.解析答案二、粒子的分类和夸克模型1.粒子的分类分类参与的相互作用发现的粒子备注强子参与强相互作用质子、中子、介子、超子强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又可分为介子和重子轻子不参与强相互作用电子、电子中微子、子、子中微子、子、子中微子未发现内部结构媒介子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用答案解析解析(1)按最简单的组成，介子由谁和谁组成？答案(2)按最简单的组成，介子由谁和谁组成？答案解析达标检测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，因此聚变又叫做热核反应C.原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹可以利用原子弹引 发热核反应D.太阳和许多恒星内部都在进行着剧烈的热核反应，在地球内部也可自 发地进行123答案解析42.(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，表述正确的有123答案4解析123答案43.关于粒子，下列说法正确的是A.电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B.强子都是带电的粒子C.夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位解析12344.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mH1.007 3 u，氦核质量为mHe4.001 5 u，正电子质量为me0.000 55 u，结果保留两位小数，1 u相当于931.5 MeV的能量)(1)写出这个核反应方程；答案解析1234(2)这一核反应能释放多少能量？答案解析答案答案24.78 MeV解解析析反应前的质量m14mH41.007 3 u4.029 2 u，反应后的质量m2mHe2me4.001 5 u20.000 55 u4.002 6 u，mm1m20.026 6 u，由质能方程得，释放能量Emc20.026 6931.5 MeV24.78 MeV.1234(3)已知太阳每秒释放的能量为3.81026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？答案解析答案答案4.22109 kg解析解析由质能方程Emc2得太阳每秒减少的质量