《粒子与宇宙ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粒子与宇宙ppt课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1粒子与宇宙粒子与宇宙2 课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课标定位课标定位课堂互动讲练课堂互动讲练第第六六节节第第七七节节知能优化训练知能优化训练3课标定位课标定位学学习习目目标标：1.知知道道什什么么是是反反应应堆堆，了了解解反反应应堆的工作原理堆的工作原理2知知道道什什么么是是核核电电站站，了了解解我我国国核核电电站站的的发发展展3了解物了解物质质世界的世界的时间时间跨度和空跨度和空间间跨度跨度重点重点难难点：点：1.反反应应堆、核堆、核电电站站2反反应应堆的工作原理堆的工作原理4课前自主学案课前自主学案一、反一、反应应堆堆1受受控控热热核核反反应应是是人人类类对对_能能量
2、量的的利利用用2核核反反应应堆堆的的建建造造是是人人类类对对_能能量量的的利用利用3核反核反应应堆是堆是_的装置的装置核聚核聚变变核裂核裂变变人工控制人工控制链链式反式反应应5核反核反应应堆用堆用_或或_制成制成铀铀棒作棒作为为核核燃料；用燃料；用_、_作作为为减速减速剂剂使中子减速；使中子减速；为调节为调节中子数以控制反中子数以控制反应应速度需用速度需用_作作为为控制棒；控制棒；为为控制反控制反应应堆的温度，需要用堆的温度，需要用_、_等流体作等流体作为为冷却，冷却，剂剂在反在反应应堆内堆内外循外循环环流流动动，不断，不断带带走走热热能，同能，同时时可以用来可以用来输输出出热热能加以利用；在
3、反能加以利用；在反应应堆外面修建很厚堆外面修建很厚的的_来屏蔽射来屏蔽射线线，将放射性，将放射性废废料装料装入特制的容器，埋入地入特制的容器，埋入地层层深深处处来来处处理理天然天然铀铀浓缩铀浓缩铀石墨石墨重水重水镉镉棒棒水水液体金属液体金属钠钠水泥防水泥防护层护层6思考感悟思考感悟为为什么要大力什么要大力发发展核能？展核能？(图图461为为广广东东大大亚亚湾核湾核电电站站)图图4617提示：提示：地球上的常地球上的常规规能源能源(煤、石油、天然气煤、石油、天然气)正在日益枯竭，核能是人正在日益枯竭，核能是人类类今后能源今后能源发发展的展的重点之一国家能源局局重点之一国家能源局局长张长张国宝透露
4、，截国宝透露，截至至2009年年底，我国核年年底，我国核电电已建成运行已建成运行11个反个反应应堆，新核堆堆，新核堆14台，核堆在建机台，核堆在建机组组24台，是台，是目前世界上核目前世界上核电电在建在建规规模最大的国家模最大的国家8二、核二、核电电站核能利用站核能利用1核核电电站站：利利用用反反应应堆堆工工作作时时释释放放出出的的热热能能使水汽化以推使水汽化以推动动汽汽轮发电轮发电机机发电发电2核能利用：核能利用：发电发电，制造核，制造核动动力潜艇、核力潜艇、核动动力破冰船、核力破冰船、核动动力航空母力航空母舰舰，进进行原子核物行原子核物理理实验实验，制造各种放射性同位素，制造各种放射性同位
5、素9三、从小粒子到大宇宙三、从小粒子到大宇宙空空间间跨度跨度人人类类目目前前所所能能研研究究的的物物质质世世界界的的空空间间尺尺度度，约约从从_到到_，共共跨跨越越了了大大约约42个数量个数量级级四、从粒子寿命到宇宙年四、从粒子寿命到宇宙年龄龄时间时间跨度跨度物物质质世界的世界的时间时间尺度，尺度，约约从从_到到_，也跨越了将近，也跨越了将近43个数量个数量级级1015 m1027 m1025 s1018 s10核心要点突破核心要点突破一、反一、反应应堆核堆核电电站站1核核电电站的工作原理站的工作原理原原子子弹弹爆爆炸炸时时链链式式反反应应的的速速度度是是无无法法控控制制的的，为为了了用用人人
6、工工方方法法控控制制链链式式反反应应的的速速度度，使使核核能能比比较较平平缓缓地地释释放放出出来来，人人们们制制成成了了核核反反应应堆核反堆核反应应堆是人工控制堆是人工控制链链式反式反应应的装置的装置核核电电站的核心是核反站的核心是核反应应堆，其主要堆，其主要组组成部分成部分及各部分作用如下：及各部分作用如下：11(1)核燃料：反核燃料：反应应堆使用堆使用浓缩铀浓缩铀(铀铀235占占3%4%)制成制成铀铀棒作棒作为为核燃料，核燃料，释释放核能放核能(2)减速减速剂剂：用石墨、重水和普通水，使裂：用石墨、重水和普通水，使裂变变中中产产生的中子减速，以便被生的中子减速，以便被铀铀235吸收吸收(3
7、)控制棒：由吸收中子能力很控制棒：由吸收中子能力很强强的的镉镉制成，制成，用以控制反用以控制反应应速度速度(4)水泥防水泥防护层护层：反：反应应堆外堆外层层是很厚的水泥壁，是很厚的水泥壁，可防止射可防止射线辐线辐射出去射出去(5)热热交交换换器：靠水或液器：靠水或液态态金属金属钠钠在反在反应应堆内堆内外的循外的循环环流流动动，把，把产产生的生的热热量量传输传输出去出去122核核电电站与火站与火电电站相比的站相比的优优缺点缺点(1)优优点：点：核核电电站消耗的燃料很少站消耗的燃料很少作作为为核燃料的核燃料的铀铀、钍钍等在地球上的可采等在地球上的可采储储量很大量很大火火电电站站烧烧煤要放出很多煤要
8、放出很多污污染物，而核染物，而核电电站站放出的放出的污污染物要少得多染物要少得多(2)缺点：缺点：一旦核泄漏会造成一旦核泄漏会造成严严重的核重的核污污染染核核废废料料处处理比理比较较困困难难13即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.(单单选选)在在核核反反应应中中，控控制制铀铀235核核裂裂变变反反应应速度的方法是速度的方法是()A使用使用浓缩铀浓缩铀B改改变铀块变铀块的的临临界体界体积积C通通过过自自动动控控制制装装置置，改改变变镉镉棒棒插插入入的的深深度度，以改以改变变反反应应堆中的中子数目堆中的中子数目D利用石墨与中子的碰撞来改利用石墨与中子的碰撞来改变变中子的速度
9、中子的速度14解析：解析：选选C.控制核反控制核反应应堆中核反堆中核反应应的速度是的速度是靠靠调节调节中子数来中子数来实现实现的的15二、揭秘粒子世界二、揭秘粒子世界1粒子世界粒子世界(1)电电子、子、质质子和中子子和中子直到直到19世世纪纪末，人末，人们们都都认为认为原子是原子是组组成物成物质质的不可再分的最小微粒，后来的不可再分的最小微粒，后来发现发现了了电电子、子、质质子和中子随着科学家子和中子随着科学家们们的研究逐步的研究逐步发现发现了数以百了数以百计计的不同种的不同种类类的新粒子，它的新粒子，它们们都不都不是由是由质质子、中子、子、中子、电电子子组组成的，又成的，又发现质发现质子、子
10、、中子等本身是复合粒子，并且中子等本身是复合粒子，并且还还有着自己的有着自己的复复杂结杂结构，所以构，所以电电子、子、质质子、中子并不是子、中子并不是组组成物成物质质世界的基本粒子世界的基本粒子16(2)新粒子新粒子从从20世世纪纪30年代以来，人年代以来，人们们在在对对宇宙射宇宙射线观线观测时测时，发现发现了一些新粒子，宇宙射了一些新粒子，宇宙射线线中粒子中粒子的能量很高，但数量很少人的能量很高，但数量很少人们们用高能加速用高能加速器器进进行行实验实验，发现发现了更多的粒子如了更多的粒子如1932年年发现发现了正了正电电子，子，1937年年发现发现了了子，子，1947年年发现发现了了K介子和
11、介子和介子介子172粒子的分粒子的分类类按照粒子与各种相互作用的关系，可以将粒按照粒子与各种相互作用的关系，可以将粒子分子分为为三大三大类类：强强子、子、轻轻子和媒介子子和媒介子(1)强强子：子：强强子是参与子是参与强强相互作用的粒子，相互作用的粒子，质质子、中子、介子和超子都属于子、中子、介子和超子都属于强强子，其中子，其中质质子是最早子是最早发现发现的的强强子子(2)轻轻子：子：轻轻子是不参与子是不参与强强相互作用的粒子相互作用的粒子到到现现在在为为止，共止，共发现发现6种种轻轻子，它子，它们们是：是：电电子，子，电电子中微子，子中微子，子，子，子中微子，子中微子，子，子，子中子中微子其中
12、最早微子其中最早发现发现的的轻轻子是子是电电子子18(3)媒媒介介子子：媒媒介介子子是是传传递递各各种种相相互互作作用用的的粒粒子子如如光光子子、中中间间玻玻色色子子、胶胶子子光光子子传传递递电电磁磁相相互互作作用用，中中间间玻玻色色子子(W、Z)传传递递弱弱相相互作用，胶子互作用，胶子传递传递强强相互作用相互作用特别提醒：特别提醒：根据粒子参与的相互作用进行分根据粒子参与的相互作用进行分类，而不是根据粒子质量，如类，而不是根据粒子质量，如子的质量比核子的质量比核子的质量大，但从力的性质分析它仍属于轻子的质量大，但从力的性质分析它仍属于轻子子193反粒子反粒子许许多多粒粒子子都都存存在在着着质
13、质量量与与其其相相同同而而电电荷荷及及其其他他一一些些物物理理性性质质与与其其相相反反的的粒粒子子，这这些些粒粒子子叫做反粒子叫做反粒子特特别别提提醒醒：(1)电电子子的的反反粒粒子子是是正正电电子子，质质子子的反粒子是反质子的反粒子是反质子(2)粒子和它的反粒子相遇时会发生湮灭而转粒子和它的反粒子相遇时会发生湮灭而转化为一对光子化为一对光子20即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2.(单选单选)关于粒子，下列关于粒子，下列说说法中正确的是法中正确的是()A光光子子、电电子子、质质子子和和中中子子是是组组成成物物质质的的不不可再分的最基本粒子可再分的最基本粒子B质质量比核子
14、大的粒子都参与量比核子大的粒子都参与强强相互作用相互作用C强强子子、轻轻子子、媒媒介介子子都都由由更更基基本本的的粒粒子子夸夸克克组组成成D许许多粒子都存在反粒子多粒子都存在反粒子21解析：解析：选选D.质质子、中子本身有复子、中子本身有复杂结杂结构，构，A错错误误；子的子的质质量比核子的量比核子的质质量大，但它属于量大，但它属于轻轻子，不参与子，不参与强强相互作用，相互作用，B错误错误；现现代代实验还实验还没有没有发现轻发现轻子的内部子的内部结结构，构，C错误错误22课堂互动讲练课堂互动讲练核能的利用核能的利用类型一类型一例例例例1 12324(3)一座一座发电发电能力能力为为P1.0010
15、6kW的核的核电电站，站，核能核能转转化化为电为电能的效率能的效率为为40%.假定反假定反应应堆中堆中发发生的裂生的裂变变反反应应全是本全是本题题(1)中的核反中的核反应应，所用所用铀矿铀矿石中石中铀铀235的含量的含量为为4%，则该则该核核电电站一年消耗站一年消耗铀矿铀矿石多少吨？石多少吨？252627【答答案案】 (1)200.4 MeV (2)5.131026MeV2791.8t(3)24t28变变式式训练训练每昼夜消耗每昼夜消耗220g铀铀235的原子能的原子能发电发电站，如果效率站，如果效率为为25%，它能，它能产产生的生的电电功功率率为为多大？多大？(每个每个铀铀核裂核裂变时变时放
16、出的能量是放出的能量是200MeV)29答案：答案：5.2107 W30对粒子的认识对粒子的认识类型二类型二31例例例例2 2图图46232图图46333【精精讲讲精析精析】每个夸克均受到其余两个夸每个夸克均受到其余两个夸克的静克的静电电力作用，由力作用，由对对称性知上夸克受到静称性知上夸克受到静电电力的合力向下右力的合力向下右边边下夸克受力如下夸克受力如图图464所示，因所示，因图图46434【答案答案】B35【方方法法总总结结】(1)夸夸克克具具有有点点状状结结构构，可可利利用用库仑库仑定律求出静定律求出静电电力力(2)求两个力的合力求两个力的合力时时，可先将，可先将较较大的力正交大的力正交分解分解36知能优化训练知能优化训练37本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播退出全屏播放放谢谢谢谢使用使用
