2018-2019学年高中物理 第十九章 原子核 19.7 核聚变优质课件 新人教版选修3-5

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高中物理第十九章原子核7核聚变8粒子和宇宙课件新人教版选修3_5

高中物理第十九章原子核7核聚变8粒子和宇宙课件新人教版选修3_5

六、宇宙的演化
宇宙起源于一次大爆炸,这种理论被称为宇宙大爆炸理论。
宇宙大爆炸
温度 1032 K 夸克,轻子状态
温度 1013 ������ 强子时代
温度 1011 ������
温度 109 ������
温度 104������
温度 3 000������
轻子时代
核合成时代
混合电离态
中性氢原子
恒星和星系 七、恒星的演化 恒星的最后归宿是:质量小于太阳质量的 1.4 倍的恒星会演变 成白矮星,即体积很小,质量不太小的恒星;质量大于 1.4 倍小于 2 倍 太阳质量的恒星,会演变成中子星;更大质量的恒星,会演变成“黑洞”。
二、 粒子和宇宙
知识精要 1.粒子的分类 按照粒子与各种相互作用的关系,可以将粒子分为三大类:强子、 轻子和媒介子,如下表所示。
分 参与的相 发现的 类 互作用 粒子
备注
强 强相互作 质子、中子、介子、超 质子是最早发现的强
子用

子,强子有内部结构
轻 子
不参与强 相互作用
电子、电子中微子、μ 子、μ 子中微子、τ 子、无内部结构 τ 子中微子
四、发现新粒子
1.新粒子 1932 年发现正电子,1937 年发现 μ 子,1947 年发现 K 介子和 π 介子;以后又发现了质量比质子大的粒子叫作超子。 2.反粒子 实验中发现,对应着许多粒子都存在着质量与它相同而电荷及 其他一些物理性质相反的粒子,叫作反粒子。例如,电子的反粒子是 正电子,质子的反粒子是反质子等。 3.粒子的分类 按照粒子与各种相互作用的关系分为三大类:强子、轻子和媒介 子。
=9.2×1065×4.002 6×1.66×10-27 kg≈6×1039 kg③

高中物理 第19章 原子核 7 核聚变 8 粒子和宇宙课件5高二选修35物理课件

高中物理 第19章 原子核 7 核聚变 8 粒子和宇宙课件5高二选修35物理课件
考点一:对核聚变的理解 考点二:核反应类型的判断 考点三:计算核聚变释放的核能 考点四:涉及基本粒子的信息题
考点热度 ★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★
12/9/2021
第九页,共四十八页。
规律方法
12/9/2021
第十页,共四十八页。
考点一 对核聚变的理解 掌握两个要点: 1.核聚变释放能量的原因: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,质量亏损. 2.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 10-15 m,这要克服电荷间强大的斥力作用,要 求轻核具有足够大的动能,通过几百万 K 的高温来实现.
质子即为-11H,假若使一束质子、反质子、α 粒子和反 α 粒子组成的射线,通过速度选择器沿 OO′进入匀强
磁场 B2 形成 4 条径迹,则( A.1、2 是反粒子径迹
) B.3、4 为反粒子径迹
12/9/2021
第十四页,共四十八页。
【解析】 轻核聚变时,要使轻核之间距离达到 10-15 m, 所以必须克服库仑斥力做功,达到核力作用的范围,A 项错误; 原子核必须有足够的动能,才能使它们接近到核力能发生作用的 范围,实验证实,原子核必须处在几百万开尔文的高温下才有这 样的能量,这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得,故 B、C 两 项正确;在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应,D 项正确.
C.π-由 u 和 d 组成
12/9/2021
D.π-由 d 和 u 组成
第三十一页,共四十八页。
【解析】 因π+介子带有+e 的电量,且是由一个夸克和一 个反夸克组成的,则只有 u 带+23e 和一个反夸克 d 带+13e 合成 后电量为 e,那么π+介子就是由夸克 u 和反夸克 d 组成的;同 理,π-介子由夸克 d 和反夸克 u 组成,所以 A、D 两项正确.

选修3-5:第19章《原子核》ppt课件

选修3-5:第19章《原子核》ppt课件

速度
1/10光 速
接近光速
光速
贯穿能力

三.质子和中子的发现
1.质子的发现 • 1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核,得到 了质子。经过研究证明,质子带正电荷, 其电量和一个电子的电量相同,它的质量 等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表 明,质子的性质和氢原子核的性质完全相 同,所以质子就是氢原子核.
(4)具有相同的质子数、相同的中子数、不同的 电子数.
.
19.2《放射性元素 的衰变》
.
教学目标
• 1、知识与技能 • (1)知道放射现象的实质是原子核的衰变; • (2)知道两种衰变的基本性质,并掌握原子核的
衰变规律; • (3)理解半衰期的概念。 • 2、过程与方法 • (1)能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方
mp1.67262 13 0 271Kg
.
同样的方法,从氟、钠、铝的原子核中打 出了质子。------质子是原子核的组成部分。
原子核是否只是由质子组成呢?
? 核的质量 >
核的电量
质子质量
质子电量
卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子,这一
猜想被他的学生查德威克用实验证实,并得到公认.
.
2.中子的发现 1.卢瑟福的预言 2.1932年英国物理学家查德威克又发现了中
3.原子核中的两个等式:
(1)核电荷数=质子数=元素的原子序数=荷外电子数
(2)质量数=核子数=质子数+中子. 数
X A表示 A
质量数 z
X表示 元素符号
Z表示 质子数
29325U表示铀原子核
有92个质子,质量数为 235,
24He表示氦原子核 (即有143个中子)

19.7 核聚变( 人教版一课一课件系列)

19.7  核聚变( 人教版一课一课件系列)

例2.(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获 得重大突破,等离子体中心电子温度首次达到1亿度,为人类开发利 用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是
( AD )
A.核聚变比核裂变更为安全、清洁 B.任何两个原子核都可以发生聚变 C.两个轻核结合成质量较大的核,总质量较聚变前增加 D.两个轻核结合成质量较大的核,核子的比结合能增加
第十九章 原子核
19.7 核聚变
课标解读
1. 知道核聚变反应。 2. 关注受控聚变反应研究的进展。
聚变
裂变
核子的平均质量与原子序数的关系
一、核聚变
1.轻核的聚变:
两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫做核聚变。
2 1
H

3 1H42He1 0n
2.轻核聚变后,比结合能增加,反应中会释放能量。
2 1
H

3 1
H
42
He
1 0
n

17.6Mev
3.发生聚变的条件: 要使原子核间的距离达到10-15m,核力才能起作用。
因此必须让轻核具有很大的动能来克服极大的库仑斥力。
4.实现的方法有: 原子核要有很大的动能才会”撞”到一起,使大量
原子核获得足够的动能来发生聚变的方法:
聚变反应又 叫热核反应
惯性约束
利用聚变物质的惯性进行约束。由于聚变反应的时间非 常短,聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。 在惯性约束下,可以用激光从各个方向照射参加反应的物质, 使它们“挤”在一起发生反应。
总的来说,实现受控核聚变还有一段很长 的路要走,比较乐观的估计是在21世纪中叶有 可能实现技术突破。一旦能够稳定地输出聚变 能、世界上将不再有“能源危机”。

2018_2019高中物理第十九章原子核第7节核聚变第8节核裂变课件新人教版选修3_5ppt版本

2018_2019高中物理第十九章原子核第7节核聚变第8节核裂变课件新人教版选修3_5ppt版本

( AD )
C.π-由 u 和 d 组成
D.π-由 d 和 u 组成
素养提升
轻核聚变与重核裂变的区别
反应方式 比较项目
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 两个轻核结合成质量较大的原子核
量的原子核放出核能
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大约要大3~4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
可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是___A____。(填写选项前的字母)
A.0 和 0
B.0 和 1
C.1 和 0
D.1 和 1
(2)上述单核反击应此产处生的编正辑电母子与版水文中本的电样子式相遇,与电子形成几乎静止的整体











(γ)


0 +1
e

0 -1
e→2γ
已知正电子和电子的质量都为
已知 π+介子单、π击-介此子都处是编由辑一个母夸版克文(夸本克 样u 或式夸克 d)和一个反夸克(反夸克 u 或
反夸克 d )组成的,它们带电量如下表所示,表中 e 为元电荷。
π+
π-
u
d
u
d
带电量 +e -e +23e
-13e
-23e
+13e
下列说法正确的是 A.π+由 u 和 d 组成
B.π+由 d 和 u 组成
〔对点训练 1〕 (河南省漯河市高二 2017~2018 学年下学期期末)近几年日
本、印度等许多国家积极发展“月球探测计划”,该计划中的科研任务之一是探

人教版高中物理选修3-5课件:19.7 核聚变(共16张PPT) (1)

人教版高中物理选修3-5课件:19.7 核聚变(共16张PPT) (1)


01n
氘核的质量:mD=2.014102u 氚核的质量:mT=3.016050u
氦核的质量:mα=4.002603u 中子的质量:mn=1.008665u
m mD mT (m mn ) 0.018884u
E mc2 0.01884931.5MeV
E 17.59MeV

聚变

裂变
1 轻核的聚变(热核反应)
某些轻核能 够结合在一 起,生成一 个较大的原 子核,这种 核反应叫做 聚变。
轻核的聚变:
2 1
H
21H23
He

01n
2 1
H
21H23
He
11H
2 1
H31H42
He01n
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
2 1
H31H42
He
磁场约束
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有: 1、热核反应的的点火温度很高; 2、如何约束聚变所需的燃料; 3、反应装置中的气体密度 要很低 ,相当于常温常压下 气体密度的几万分之一;
惯性约束
核聚变普遍存在于宇宙中
高中物理课件
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第七节、核聚变
研究表明:原子核的质量虽然随着原子序数的 增大而增大,但是二者之间并不成正比关系,其核 子的平均质量与原子序数有如图的关系:
核子的平均质量是: 原子核的质量 核子数
核子平均质量
D E
F
A
CB质量与原子序数之间的关系
一、核聚变
物理学中把重核分裂成质量较小的核,释放核 能的反应叫做裂变.把轻核结合成质量较大的核, 释放出核能的反映叫做聚变.
2 1
H

高中物理第十九章原子核19.7核聚变课件新人教版选修3_5





一、对轻核聚变的理解
反应方式 项目 原理 典型反应 反应条件 实际应用 轻核聚变 轻核聚变后比结合能增加
3 1 4 H+ H → n+ 1Байду номын сангаас0 2 He + 17.60 MeV 1 2
轻核间距达到 10-15 m 以内 氢弹 可控热核反应(研制阶段)



二、重核裂变和轻核聚变的比较
比较项目 重核裂变 重核分裂成两个或多个中 放能原理 等质量的原子核,放出核能 轻核聚变 两个轻核结合成质量较 大的原子核,放出核能
类型一
类型二
3 解析: (1)聚变方程为 1 H + 21 0 n→1 H。
1
(2)质量亏损 Δm=mH+2mn-m=(1.007 3+2× 1.008 7-3.018 0) u=0.006 7 u,释放的核能为 ΔE=0.006 7× 931.5 MeV≈6.24 MeV。 (3)平均每个核子放出的能量为 3 MeV=2.08 MeV。 3 1 答案: (1)1 H + 2 n → H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV 0 1 1
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要 放能多少 大 3~4 倍 废料处理 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多



比较项目 重核裂变
轻核聚变 主要原料是氘,氘在地球 上的储量非常丰富。1 L 海水中大约有 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 汽油相当 受控核聚变的科学可行 性已得到验证,目前正在 突破关键技术,最终将建 成商用核聚变电站
类型一
类型二

优秀课件人教版高中物理选修3-5第十九章《原子核》-核聚变 (共24张PPT)


活动1:小小科学家
磁约束——环流器(托卡马克)
活动1:小小科学家
磁约束——仿星器
活动1:小小科学家
惯性约束---激光点火
神 光 Ⅲ 号
二、受控热核反应
2、可控核聚变的实现方法
• 磁约束
将燃料锁定在一定空间
• 惯性约束
产生高温
二、受控热核反应
三、核聚变能源的利用
• 核聚变能源被誉为人类的终极能源 • 具有产能高、原料丰富、废料清洁等优点 2007年10月,中国、欧盟、印度、日本、韩国、 俄罗斯和美国等七个国家和地区合作开展“国际核聚变 实验(ITER)”计划。
我国第一颗氢弹爆炸成功
一、核聚变
1、定义
两个轻核结合成质量较大的核,同时释放大量
的核能,这样的核反应叫做聚变(fusion)
平均每个核子产生的能量是核裂变的3~4倍!
一、核聚变
2、核聚变的条件
要使原子核之间的距离达到10-15m。
V V
要克服巨大的库仑斥力,就需要获得足够大的动能
巨大的热核反应堆-----太阳
一、核聚变 (热核反应)
3、实现方法 • 把原子核加热到足够大的温度
几百万开尔文高温
二、受控热核反应
1、实现核聚变的难点
• 地球上没有容器能承受如此高的温度 • 几百万开尔文的高温如何实现? 通过查找资料,你是否了解到国际上主流的做法?
活动1:小小科学家 课前自主学习,课堂展示风采
• 介绍一种实现可控核聚变的方法及其原理弊
正方:利大于弊 一辩:陆睿韬 二辩:刘 旭 三辩:邢牧凡 四辩:胡予萱
反方:弊大于利
VS
一辩:李敏慧 二辩:陆子骏 三辩:刘静怡 四辩:彭 皓
四、作业及资料推荐

2018_2019高中物理第19章原子核19.7_19.8核聚变粒子和宇宙课件新人教版选修3_520190227318


A.0和0
B.0和1
C.1和0
D.1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电 子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ ),
0 即0 已知正电子和电子的质量都为 e 1 1 e 2。
9.1×10-31kg,反应中产生的每个光子的能量约为
________J。正电子Fra bibliotek电子相遇不可能只转变为一个
突破才得到进一步的发展。
【探究总结】 1.粒子:强子、轻子和媒介子。
2 1 2.夸克:是强子的基本组成成分,有6种,带 或 3 3
的元电荷。
【典例示范】 在β 衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。 中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测。1953 年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的
【解析】选A。太阳内部核聚变是氢原子核的聚变,故A 正确;B项中为实现原子核人工转变的反应,C项中为重 核裂变,D项中为α 衰变,均不属聚变反应。故B、C、D 不正确。
2.原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源。 当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参与的几种聚 变反应可能发生,放出能量。这几种反应的总效果可以
【典例示范】 关于核聚变的说法正确的是 A.聚变是裂变的逆反应 B.如果裂变释放能量,则聚变反应一定吸收能量 ( )
C.聚变反应须将热核燃料加热到数百万度以上的温度,
显然是吸热反应
D.聚变和裂变都可以释放出巨大的能量
【解题指南】(1)聚变反应和裂变反应的定义。 (2)吸能和放能的判断依据。 (3)聚变反应的条件。
(3)聚变与裂变的对比优点。 产能 效率高; ①轻核聚变_____ 丰富 ②地球上聚变燃料的储量_____; 安全、清洁 。 ③轻核聚变更___________ 磁约束 和惯性约束。 (4)约束核聚变材料的方法:_______

高中物理人教新课标选修3-5课件 第十九章 原子核 19.7.8 核聚变


三、“基本粒子”与新粒子 1.“基本粒子”不基本 “基本粒子”:直到 19 世纪末,人们认为光子、电子、质子、中 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,它们都不是由质子、中子、电子组成的;另一方面科学家又 发现质子、 中子等本身也有自己的复杂的结构. 因此,20 世纪后半期, 就将“基本”去掉,统称粒子.
(3)氢弹爆炸的条件 它需要用原子弹来引爆,以获得热核反应所需要的高温,而原子 弹又要用普通炸药来引爆.
(4)轻核聚变与重核裂变的区别
特别提醒 (1)聚变反应比裂变反应中每个核子平均释放能量大. (2)目前正在研究可控热核反应,但还未达到可应用阶段.
典例精析 已知氘核的质量为 2.0136 u,中子的质量为 1.0087 u,3 2He 的质量为 3.0150 u. (1)试写出两个氘核聚变生成3 2He 的核反应方程; (2)计算上述反应中释放的核能; (3)若两个氘核以相等的动能 0.35 MeV 做对心碰撞即可发生上述 核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应中生成3 2He 核和中 子的动能各是多少?
2.发现新粒子 (1)新粒子:1932 年发现了正电子,1937 年发现 μ 子,1947 年发 现 K 介子和 π 介子及以后的超子、反粒子等. (2)反粒子:实验中发现,对应着许多粒子都存在着质量与它相同 而电荷及其他一些物理性质相反的粒子,叫做反粒子.例如,电子的 反粒子是正电子,质子的反粒子是反质子等. (3)粒子的分类:按照粒子与各种相互作用的关系分为三大类:强 子、轻子和媒介子.
1 新情境· 激趣引航
2 新知识· 预习探索 学习目标 1.知道核聚变反应的定义和聚变反应的特点. 2.会判断和书写核聚变反应的方程,能计算核聚变释放的能量. 3.了解受控热核反应. 4.知道粒子的分类及其应用,了解夸克模型. 5.了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演化.
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(高温不能维持反应就能自动终止,聚变产生的 氦是没有放射性的。废物主要是泄露的氚,高速 中子、质子与其他物质反应生成的放射性物质, 比裂变反应堆生成的废物数量少,容易处理)
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有: 1、热核反应的的点火温度很高; 2、如何约束聚变所需的燃料;
磁场约束
现在的技术还不能控制热核反应。
实现的方法有:
1、用加速器加速原子核; 不经济
2、把原子核加热到很高的温度; 108~109K
聚变反应又叫热核反应
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药:
普通炸药
小 型
普通炸药
爆炸
铀235 外壳

子 弹
U235
裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置
2 1
H31H42
He
01n
氢弹爆炸形成的磨姑云
问题有: 1、热核反应的的点火温度很高; 2、如何约束聚变所需的燃料;
惯性约束
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有: 1、热核反应的的点火温度很高; 2、如何约束聚变所需的燃料;
可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚 变产生的核量是非常吸引人的重大课题,我国的可控 核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果.
核聚变普遍存在于宇宙中
二、受控热核反应——核聚变的利用
热核反应和裂变反应相比较,具有许多优越性。
1、轻核聚变产能效率高 2、地球上聚变燃料的储量丰富
(每升水中就含有0.03g氘,地球上有138.6亿亿立 方米的水,大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来 制取,地球上锂储量有2000亿吨)
3、轻核聚变更为安全、清洁
氦核的质量:mα=4.002603u 中子的质量:mn=1.008665u
m mD mT (m mn ) 0.018884u
E mc2 0.01884931.5MeV
E 17.59MeV
平均每个核子放出的能量在3MeV以上,比裂变反应中平均每个 核子放出的能量大3~4倍。
发生聚变的条件: 使原子核间的距离达到10-15m, (原子核需要很大的动能才会“撞”在一起)
本节要求掌握:
1、知道聚变的概念,知道太阳能是热核 聚变释放的核能
2、知道聚变(热核反应)的条件和优点 3、知道海洋中拥有巨大的聚变资源,知 道研究受控热核反应的重大意义
4、了解受控热核聚变是目前科学家研究 的重大课题
谢谢欣赏
THANK YOU FOR WATCHING
第十九章 原子核
第7节 核聚变
一、 核聚变(热核反应)
某些轻核能够结合在一起,生成一个较大的原子核, 这种核反应叫做聚变。
2 1
H31H42
He
01n
2 1
H21H23
He
01n
聚变后比结合能增加, 反应中会释放能量
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
2 1
H31H42
He
01n

氘核的质量:mD=2.014102u 氚核的质量:mT=3.016050u
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