（新課標）2018-2019學(xué)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

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,(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?zé)岷朔磻?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，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(xué)的發(fā)展，科學(xué)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(fù)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 ，1947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(xué)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。夸克模型指出電子電荷不再是電荷的最小單位，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)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?zé)岷朔磻?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(dǎo)(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(xùn)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(xué)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(dǎo)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,