《高中物理 3.63.7 核聚变 粒子物理学简介课件 科教版选修35》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 3.63.7 核聚变 粒子物理学简介课件 科教版选修35（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高中物理高中物理选修选修3-5教科版教科版3.6-3.7 核聚变核聚变 粒子物理学简介粒子物理学简介目标定位1.知道什么是聚变反应，会计算核聚变中释放的核能.2.知道热核反应，了解可控热核反应及其研究和发展.3.了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史一、核聚变1定义：两个轻核结合成_原子核的反应，轻核聚变必须在高温下进行，因此又叫_2能量变化：轻核聚变后，平均结合能_，反应中会_能量4核反应条件：必须使它们的距离达到_m以内，使核具有足够的_，轻核才能够发生聚变较重较重热核反应热核反应增加增加释放释放1015 动能动能5特点：在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变_的能量热核反应一
2、旦发生，就不再需要外界给它能量，靠_就会使反应继续下去6氢弹原理：首先由普通炸药引爆原子弹再由_爆炸产生的高温高压引发热核爆炸二、可控热核反应与恒星演化中的核反应1聚变与裂变相比有很多优点：(1)轻核聚变产能效率高(2)地球上聚变燃料的储量丰富(3)轻核聚变更为安全、清洁2太阳等恒星内部进行的核反应是_反应释放更多释放更多自身产生的热自身产生的热原子弹原子弹轻核聚变轻核聚变三、粒子1“基本粒子”不基本“基本粒子”：直到19世纪末，人们认为光子、_、质子、_是“基本粒子”，随着科学的发展，一方面逐渐发现了数以百计的新粒子，它们都不是由_、_、_组成的；另一方面科学家又发现质子、中子等本身也有自己
3、的复杂的结构因此，20世纪后半期，就将“基本”去掉，统称_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_电子电子中子中子中子中子质子质子电子电子粒子粒子强子强子轻子轻子媒介子媒介子3夸克模型(1)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(3)意义：元电荷不再是电荷的_ ，即存在分数电荷(4)夸克的“禁闭”夸克不能以_的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”夸克夸克反夸克反夸克最小单位最小单位自由自由四、3种典型的粒子加速器1直线加速器(1)粒子运动轨迹是_(2)满足的条件：要保持粒子与高频电场之间的_关系(3)优点：粒
4、子束的_2回旋加速器(1)粒子运动轨迹：在磁场中的_运动(2)满足条件：高频电源的频率_粒子回旋的频率(3)优点：粒子被加速到的能量可达_一条直线一条直线谐振谐振强度高强度高匀速圆周匀速圆周等于等于40 MeV3对撞机能够实现两束相对运动的粒子_的设备叫对撞机工作原理：粒子先在_中加速，然后射入对撞机，反向_在轨道交叉处相互_，获得较大能量.对撞对撞同步加速器同步加速器回旋回旋碰撞碰撞一、对轻核聚变的理解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1015 m，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要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百
5、万开尔文的高温2轻核聚变是放能反应：从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应3聚变方程：4重核裂变与轻核聚变的区别反应方式反应方式比较项目比较项目重核裂变重核裂变轻核聚变轻核聚变放能原理放能原理重核分裂成两个重核分裂成两个或多个中等质量或多个中等质量的原子核，放出的原子核，放出核能核能两个轻核结合成质量两个轻核结合成质量较大的原子核，放出较大的原子核，放出核能核能放能多少放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大出的能量大约要大34倍倍核废料处理难度核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应聚变反应的核废料处理
6、要比裂变反应容易得多容易得多【例1】下列说法不正确的是()答案D 解析A选项中是两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核，是聚变反应，故A选项正确；B选项的核反应中是铀核捕获中子裂变为两个(或更多)中等质量的核，并放出几个中子，是裂变反应，故B选项正确；在C选项的核反应中没有中子的轰击自发地放出了粒子，是衰变，C选项是正确的；而D应是衰变，不正确；故答案为D.借题发挥主要核反应类型有：(1)衰变：衰变是原子核自发转变为另一种核并辐射出或粒子(2)人工转变：人工转变常用粒子(也可用中子等)轰击原子核，该核捕获粒子后产生新原子核，并放出一个或几个粒子(3)核裂变：核裂变时铀核捕获中子裂变为两个(或
7、更多)中等质量的核，并放出几个中子(4)核聚变：轻核聚变时也会放出中子针对训练1以下说法正确的是()A聚变是裂变的逆反应B如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量D裂变与聚变均可释放巨大的能量答案D解析A选项从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应；B选项既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反；C选项要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温提供能量但聚变反应一旦实现，所
8、释放的能量远大于所吸收的能量因此，总的来说，聚变反应还是释放能量二、聚变反应中释放核能的计算【例2】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(1)写出这个核反应方程(2)这一核反应能释放多少能量？(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？(mp1.007 3 u，mHe4.001 5 u，me0.000 55 u)针对训练2一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氚核质量mT3.018 0 u求：(1)写出聚变方程；(
9、2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？三、粒子的分类和夸克模型1粒子的分类分类分类参与的相参与的相互作用互作用发现的粒子发现的粒子备注备注强子强子参与强相参与强相互作用互作用质子、中子、质子、中子、介子、超子介子、超子强子有内部结构，由强子有内部结构，由“夸克夸克”粒子构成的；粒子构成的；强子又可分为介子和强子又可分为介子和重子重子轻子轻子不参与强不参与强相互作用相互作用电子、电子中电子、电子中微子、微子、子、子、子中微子、子中微子、子、子、子中微子子中微子未发现内部结构未发现内部结构媒介子媒介子传递各种传递各种相互作用相互作用光子、中间玻光子、中间玻色子、胶子色子、胶子光子、玻色子、胶子光子、玻色子、胶子分别传递电磁、弱、分别传递电磁、弱、强相互作用强相互作用2. 夸克的分类答案ADA质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成答案B
