核聚变PPT课件
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[新版本]《核裂变与核聚变》PPT教学课件-人教版物理
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(19~21点)、人定(21~23点)。
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
核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
新知讲解
二、反应堆与核电站
核反应堆：人工控制链式反应的装置
吸收中子、控制反应速率
(浓缩铀) 核燃料
慢中子 (石墨、轻水、重水)
新知讲解
核能发电的基本原理
新知讲解
BC 1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235 92
U
和
239 94
Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀
方法: ①用加速器加速原子核 ②原子核加热到很高的温度108～109K
新知讲解
大阳是一个巨大的热 核反应堆
弹体
小 普通炸药 型
铀 235
原 子
外壳
弹
氘、氚、重
氢化钾等
引爆装置
氢弹结构示意图
释放核能
新知讲解
1、受控核聚 变
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
明实确际： 上“是中对流“”谁，主江沉解水浮中析”间的。巧：三妙句回铀大答意。棒是是：“还核记得燃吗？料当,年裂我们变一时同到可江心放游泳出，尽能管风量浪,巨故大，A连正行船确也很;镉困难棒，但吸我们收这中些人子以同的汹涌能的急力流拼很搏强为快,乐作。”用这里是以设调问句结尾，
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
核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
新知讲解
二、反应堆与核电站
核反应堆：人工控制链式反应的装置
吸收中子、控制反应速率
(浓缩铀) 核燃料
慢中子 (石墨、轻水、重水)
新知讲解
核能发电的基本原理
新知讲解
BC 1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235 92
U
和
239 94
Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀
方法: ①用加速器加速原子核 ②原子核加热到很高的温度108～109K
新知讲解
大阳是一个巨大的热 核反应堆
弹体
小 普通炸药 型
铀 235
原 子
外壳
弹
氘、氚、重
氢化钾等
引爆装置
氢弹结构示意图
释放核能
新知讲解
1、受控核聚 变
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
明实确际： 上“是中对流“”谁，主江沉解水浮中析”间的。巧：三妙句回铀大答意。棒是是：“还核记得燃吗？料当,年裂我们变一时同到可江心放游泳出，尽能管风量浪,巨故大，A连正行船确也很;镉困难棒，但吸我们收这中些人子以同的汹涌能的急力流拼很搏强为快,乐作。”用这里是以设调问句结尾，
核聚变(PPT)4-4
血压上升、血浆胆固醇升高、脂肪清除率降低、胃黏膜上皮细胞受损等。钠的适宜摄入量（AI）成人为mg/d。 储存方法编辑 浸放于液体石蜡、矿物油和苯 系物中密封保存，大量通常储存在铁桶中充氩气密封保存。金属钠不能保存在煤油中是因为与煤油中的有机酸等物质反应成有机酸钠等物质（呈黄色）附着 在钠表面 [] 。当保存在石蜡油中时，空气中的氧气也会进入石蜡油，使金属钠的表面变灰，形成氧化物膜。 保存在煤油中的钠 保存在煤油中的钠 在纯度要 求不高的少量保存时可用煤油浸泡，如实验室保存。 贮于阴凉干燥处，远离火种、热源。少量一般保存在液体石蜡中。 与氧化剂、酸类、卤素分储分运。
.聚变反应的特点
⑴ 和裂变相比，轻核聚变产能效率高
⑵ 聚变材料丰富 1L海水中大约有0.03g氘
如果发生聚变，放的能量相当于燃烧300L汽油。
⑶ 安全、无污染
聚变产物基本上是稳定的氦核，没有放射性， 不污染周围环境。
常规裂变反应堆会产生寿命长放射性较强的 核废料，容易引起环境污染。
发生聚变的条件
轻核发生聚变，必须使它们核子间的距离接近到10-15m
原子核都是带正电的，要使他们接近到这种程 度，必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子核有 很大的动能。
怎样才能使轻核获得足够大的动能来产生聚变呢？
方法之一 就是将物质加热 热核反应
方法之二 激光核聚变
能有效保留钠时，胃肠外营养缺钠或低钠时，利尿剂的使用而抑制肾小管重吸收钠时均可引起钠缺乏。钠的缺乏在早期症状不明显，倦怠、淡漠、无神、甚 至起立时昏倒。失；健康管理师 / 健康管理师 ；钠达.g/kg体重以上时，可出现恶心、呕吐、血压下降、痛性吉尔痉挛，尿中无氯化 物检出。 正常情况下，钠摄入过多并不蓄积，但某些特殊情况下，如误将食盐当食糖加入婴儿奶粉中喂养，则可引起中度甚至死亡。急性中度，可出现水肿、
.聚变反应的特点
⑴ 和裂变相比，轻核聚变产能效率高
⑵ 聚变材料丰富 1L海水中大约有0.03g氘
如果发生聚变，放的能量相当于燃烧300L汽油。
⑶ 安全、无污染
聚变产物基本上是稳定的氦核，没有放射性， 不污染周围环境。
常规裂变反应堆会产生寿命长放射性较强的 核废料，容易引起环境污染。
发生聚变的条件
轻核发生聚变，必须使它们核子间的距离接近到10-15m
原子核都是带正电的，要使他们接近到这种程 度，必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子核有 很大的动能。
怎样才能使轻核获得足够大的动能来产生聚变呢？
方法之一 就是将物质加热 热核反应
方法之二 激光核聚变
能有效保留钠时，胃肠外营养缺钠或低钠时，利尿剂的使用而抑制肾小管重吸收钠时均可引起钠缺乏。钠的缺乏在早期症状不明显，倦怠、淡漠、无神、甚 至起立时昏倒。失；健康管理师 / 健康管理师 ；钠达.g/kg体重以上时，可出现恶心、呕吐、血压下降、痛性吉尔痉挛，尿中无氯化 物检出。 正常情况下，钠摄入过多并不蓄积，但某些特殊情况下，如误将食盐当食糖加入婴儿奶粉中喂养，则可引起中度甚至死亡。急性中度，可出现水肿、
核聚变、粒子和宇宙 课件
32He 的质量为 3.015 0 u，10n 的质量为 1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变
反应中释放的核能约为 A.3.7 MeV
√B.3.3 MeV
C.2.7 MeV
D.0.93 MeV
解析 根据质能方程，释放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝ 0.003 5 u，则ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.258 5 MeV≈3.3 MeV，故B正确，
二、粒子和宇宙 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、质子、中子，并把它们叫做“基本粒子”. (2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上_基__本__ 粒子 组成的，并发现 质子、中子 等本身也有复杂结构. 2.发现新粒子 (1)新粒子：1932年发现了 正电子 ，1937年发现了 μ子，1947年发现了K 介子和π介子，后来发现了超子等.
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 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
原料的 蕴藏量
可控性
主要原料是氘，氘在地球上的 核裂变燃料铀在地球上储
储量非常丰富.1 L水中大约有 量有限，尤其用于核裂变
0.03 g氘，如果用来进行热核反 的铀235在天然铀中只占
(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： 强子、轻子 和 媒介子 . 3.夸克模型的提出 1964年提出的强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的.
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，必须使核子间的距离达到10－15 m以内；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.
核聚变 课件
它的几倍？
二、核聚变发生的条件
问题2.产生核聚变反应需要哪些条件？（施青辰）
三、氢弹的原理和主要结构
中国第一颗氢弹
原子弹 → 氢弹
美国约7年 前苏联约4年 我国2年零8个月
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
四、可控核聚变的优势
第一、轻核聚变产能效率高 。 第二、地球上聚变燃料的储量丰富。 第三、轻核聚变更为安全、清洁。
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
一、核聚变特点：
已知：
2 1
H
3 1
H
4 2
He
01n
氘核的质量：mD 2.014102u
氚核的质量：mT 3.016050u
氦核的质量：m 4.002603u 中子的质量：mn 1.008665u
1u 931.5Mev 1u 1.66*1027 kg
求（1）该核反应放出多少能量
（2）平均每个核子放出多少能量 （3）铀裂变中平均每个核子释放能量约为0.85Mev，该反应是
磁约束:
B
Br
Z
FZ
v11
v2
环流器（托卡马克）
环流器结构图
英国的欧洲联合环流器
惯性约束:
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
二、核聚变发生的条件
问题2.产生核聚变反应需要哪些条件？（施青辰）
三、氢弹的原理和主要结构
中国第一颗氢弹
原子弹 → 氢弹
美国约7年 前苏联约4年 我国2年零8个月
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
四、可控核聚变的优势
第一、轻核聚变产能效率高 。 第二、地球上聚变燃料的储量丰富。 第三、轻核聚变更为安全、清洁。
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
一、核聚变特点：
已知：
2 1
H
3 1
H
4 2
He
01n
氘核的质量：mD 2.014102u
氚核的质量：mT 3.016050u
氦核的质量：m 4.002603u 中子的质量：mn 1.008665u
1u 931.5Mev 1u 1.66*1027 kg
求（1）该核反应放出多少能量
（2）平均每个核子放出多少能量 （3）铀裂变中平均每个核子释放能量约为0.85Mev，该反应是
磁约束:
B
Br
Z
FZ
v11
v2
环流器（托卡马克）
环流器结构图
英国的欧洲联合环流器
惯性约束:
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
优秀课件人教版高中物理选修3-5核聚变 (共16张PPT)
（2）地球上聚变燃料的储量丰富
每升水中就含有 0.03 g 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。 1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变， 放出的能量相当于燃烧300L汽油,轻核聚变是能源危机的终结 者。
（3）轻核聚变更安全、清洁
实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持， 反应就自动终止了。
（4）反应中放射物质的处理较容易
氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废 物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反 应而生成的放射性物质，比裂变所生成的废物的数量少，容 易处理。
2. 现在的技术还不能控制热核反应，问题有
太阳的中心发生 核聚变，放出巨大 能量，太阳；这个 天然的的核聚变过 程已经发生了好几 十亿年
二、受控热核反应——核聚变的利用
1.聚变与裂变相比的优点： （1）轻核聚变产能效率高
相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反应平均每个核子放出 的能量约3.3MeV，而裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。
2 1 3 2 1 0
2 1
2 1
H H He H
2 1 3 2 1 1
3 1 4 2 1 0
H H He n
计算下面核聚变放出的能量:
2 1
H + H He + n
3 1 4 2 1 0
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
201 是铀裂变（ = 0.852MeV）的约4倍。 235 + 1
2、发生聚变的条件:
核聚变ppt课件
1 、 轻核的聚变 某些轻核能够结合在一起，生
成一个较大的原子核，同时放出大 量的核能。这种核反应叫做聚变。
1 2H+1 3H 2 4H e+0 1n
计算下面核聚变放出的能量:
1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
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
太阳的中心发生 核聚变，放出巨大 能量，太阳；这个 天然的的核聚变过 程已经发生了好几 十亿年
二、受控热核反应——核聚变的利用
1.聚变与裂变相比的优点：
（1）轻核聚变产能效率高
相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反 应平均每个核子放出的能量约3.3MeV，而 裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。
例题1、两个中子和两个质子可以结合成一个 氦核，已知中子的质量是1.008665u，质子的 质量是1.007276u，氦核的质量是4.0026u，求 此核反应的质量亏损和结合能。 (1u=1.66×10-27千克， c=3×108m／s)
解：△m＝0.029282u
△E＝△mc2=0.029282×931MeV= 27.3MeV
2.实现核聚变的难点：地球上没有任何容器 能够经受如此高的温度。为了解决这个难题， 科学家设想了两种方案：1.磁约束 2.惯性 约束
磁约束 带电粒子运动时在均匀磁场中会洛伦兹力
的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约 束参加反应的物质。
惯性约束
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。Fra bibliotek19. 7 核聚变
成一个较大的原子核，同时放出大 量的核能。这种核反应叫做聚变。
1 2H+1 3H 2 4H e+0 1n
计算下面核聚变放出的能量:
1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
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
太阳的中心发生 核聚变，放出巨大 能量，太阳；这个 天然的的核聚变过 程已经发生了好几 十亿年
二、受控热核反应——核聚变的利用
1.聚变与裂变相比的优点：
（1）轻核聚变产能效率高
相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反 应平均每个核子放出的能量约3.3MeV，而 裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。
例题1、两个中子和两个质子可以结合成一个 氦核，已知中子的质量是1.008665u，质子的 质量是1.007276u，氦核的质量是4.0026u，求 此核反应的质量亏损和结合能。 (1u=1.66×10-27千克， c=3×108m／s)
解：△m＝0.029282u
△E＝△mc2=0.029282×931MeV= 27.3MeV
2.实现核聚变的难点：地球上没有任何容器 能够经受如此高的温度。为了解决这个难题， 科学家设想了两种方案：1.磁约束 2.惯性 约束
磁约束 带电粒子运动时在均匀磁场中会洛伦兹力
的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约 束参加反应的物质。
惯性约束
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。Fra bibliotek19. 7 核聚变
《核聚变》【公开课教学PPT课件】高中物理
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
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？
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。
活动2：科学辩论会 辩题：开发核聚变能源的利弊
正方：利大于弊
反方：弊大于利
一辩：陆睿韬 二辩：刘 旭 三辩：邢牧凡 四辩：胡予萱
VS 一辩：李敏慧 二辩：陆子骏 三辩：刘静怡 四辩：彭 皓
主要成分：氢
核
+
聚
高温1.5 x 107K
变
高压2000亿帕斯卡
科学家估计：
太阳核聚变能维持90~100亿年
核聚变的利用——氢弹
外壳
弹
氘、氚等热 核燃料
引爆装置
三种组合：
普通炸药 爆炸
Ｕ235
裂变
氘、氚 聚变
2 1
H
核聚变ppt课件
呢！”耿英说：“可我们并不会制作陶瓷的手艺啊，去了能干什么赚钱呢？”耿老爹说：“不碍事的。去那里做陶瓷生意的商人肯定不
少，我想啊
15
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
8
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? 提示:(1)目前人们能实现的热核反应是氢弹的爆炸,是由普通炸 药引爆原子弹,再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核反应,但 这是不可控制的。 (2)实现热核反应存在的困难是地球上没有任何容器能够经受住 热核反应所需要的高温。
9
4.如何实现对热核反应的控制?可控热核反应有哪些优点? 提示:(1)可能实现对热核反应的控制方法:磁约束:利用磁场来约 束参加反应的物质。环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。 惯性约束:利用强激光从各个方向照射参加反应的物质,使它们由 于惯性还来不及扩散就完成了核反应。 (2)可控热核反应的优点:放射性污染小,不产生核废料,核燃料十 分丰富。
耿老爹就结算了住宿费用，带着三个孩子继续顺江而下往前走。走之前，他还特意言谢了这位客栈掌柜的，非常感谢他善意的提醒。入
夏以后，天气热得很快，雨水也日渐增多起来。这恼人的天气给耿家父子四人的前行带来了不少的困难。因此，他们就只能是走走停停
的了。如此，转眼之间就到了盛夏时节，他们已经辗转进入到了江西境界，但却一直没有找到一个合适开店的地儿，让耿老爹好不焦虑。
【补偿训练】
2.太阳不断地向外辐射能量,仍保持1千万度以上的高温,其主要
原因是太阳内部进行着剧烈的( )
A.衰变反应
B.人工核反应
C.裂变反应
D.热核反应
【解析】选D。太阳的内部时刻都在进行着氢核的聚变,即热核
反应,故D对。
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-
➢ ➢
处 时 同大 间 时爆 的 产炸 零 生是 点在
无 限 的 宇 宙 各
29
大爆炸宇宙论
1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。
宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）： • 10-44秒后，温度1032K，产生夸克、轻子、胶子 等→ • 10-6秒后温度1013K，夸克构成了质子和中子等 （强子时代）→ • 温度为1011K时，少量夸克，光子、大量中微子 和电子存在（轻子时代）→ • 温度109K时进入核合成时代→ • 温度降到3000K时，电子与质子复合成氢原子→
E mc2 0.01884 931.5MeV
E 17.59MeV
-
8
发生聚变的条件:
使原子核间的距离达到10-15m
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
-
9
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
铀235
原
-
19
1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在
-
20
2．发现新粒子
20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发 现了一些新的粒子。
• （1）1932年发现正电子；1937年发现μ子；1947年发现K介子与π 介子，后来又发现了超子
• （2）实验中发现了许多反粒子，现在发现的粒子多达400多种。
• C.π-由u和 组成
d • D.π-由 和d组成
u
π+ π- u d u d
d
u
带 电 量
+e
-e
2 3
e
1e 3
2 3
e
1e 3
AD
-
26
媒介子
光子（传递电磁相互作用） 胶子（传递强相互作用）
电子
粒
轻子 电子中微子
子
(6种)
μ子和μ子中微子 τ子和τ子中微子
强子
质子 中子
参与强作用 介子
夸克
-
21
什么是反粒子？
• 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。
-
22
粒子分类
按粒子与各种相互作用的关系分
• 强子：是参与强相互作用的粒子。 （强子又分为介子和重子） • 轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。 • 媒介子：传递各种相互作用的粒子。
• 例： • 强子：质子、中子… • 轻子：电子、电子中微子 • 媒介子：光子、胶子…
上夸克 下夸克 奇夸克
超子
粲夸克
底夸克
顶夸克
-
27
4．宇宙的演化、恒星的演化
• 要了解宇宙起源需了解物质的组成的粒子，这是因为在物理学中研 究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟 通、相互支撑。
-
28
宇宙——从何而来？
• 大爆炸理论 (The Big Bang Theory) • 宇宙从一个“奇点”爆炸产生
-
32
• 恒星最后的归宿： • 恒星质量小于太阳1.4倍→白矮星 • 恒星质量是太阳1.4~2倍→中子性 • 恒星质量更大时(无法抵抗)→黑洞
-
33
课堂练习
• 1、目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d 夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d夸克 带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是（ ）
-
30
• 温度降到3000K时，电子与质子复合成氢原子→ • 冷却，出现了宇宙尘埃 • 密集尘埃→ • 星云团 • 开始发光→ • 一颗恒星诞生。 • 恒星收缩升温→
-
31
• 恒星收缩升温→ • 热核反应成氦→ • 氢大部分聚变为氦→ • 收缩→ • 氦聚合成碳→… • （类似）直到产生铁元素。
惯性约束
-
16
核聚变普遍存在于宇宙中
太阳
-
恒星
17
19.8、粒子和宇宙
-
18
1．“基本”粒子 “不” 基本
• 1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。 继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组 成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。那么随 着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子 呢？
He
01n
2 1
H31H42
He01n
-
2 1
H21H23
He11H
7
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
2 1
H
31H42
He01n
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
-
23
3．夸克模型
• 1964年提出夸克模型，认为强 子由更基本的成分组成，这种 成分叫做夸克（quark）。夸 克模型经过几十年的发展，已 被多数物理学家接受。
盖 尔 曼
-
24
• （1）上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。 • （2）夸克带电荷为元电荷的2/3或-1/3倍
• 科学家们还未捕捉到自由的夸克。夸克不能 以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克 的“禁闭”。
19.7、核聚变
-
1
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．
〓
聚变
〓
裂变
-
5
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。
-
6
轻核的聚变:
2 1
H21H23
子
外壳
弹
2 1
H31H42
He01n
氘、氚、重 氢化钾等
普通炸药 爆炸 Ｕ235 裂变 氘、氚 聚变
引爆装置
-
10
-
11
-
12
氢弹爆炸形成的磨姑云
-
13
二、可控热核反应——核聚变的利用
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.
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
-
14
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
-
15
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；
强子结构夸克模型 (1964年 ) ： 介子（夸克和反夸克组成） 重子（三个夸克组成）
-
25• 例ຫໍສະໝຸດ 已知π+介子、π-介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反
夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e 为元电荷。下列说法正确的是（ ）
• A.π+由u和 组成
• B.π+由 和d组成
➢ ➢
处 时 同大 间 时爆 的 产炸 零 生是 点在
无 限 的 宇 宙 各
29
大爆炸宇宙论
1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。
宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）： • 10-44秒后，温度1032K，产生夸克、轻子、胶子 等→ • 10-6秒后温度1013K，夸克构成了质子和中子等 （强子时代）→ • 温度为1011K时，少量夸克，光子、大量中微子 和电子存在（轻子时代）→ • 温度109K时进入核合成时代→ • 温度降到3000K时，电子与质子复合成氢原子→
E mc2 0.01884 931.5MeV
E 17.59MeV
-
8
发生聚变的条件:
使原子核间的距离达到10-15m
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
-
9
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
铀235
原
-
19
1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在
-
20
2．发现新粒子
20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发 现了一些新的粒子。
• （1）1932年发现正电子；1937年发现μ子；1947年发现K介子与π 介子，后来又发现了超子
• （2）实验中发现了许多反粒子，现在发现的粒子多达400多种。
• C.π-由u和 组成
d • D.π-由 和d组成
u
π+ π- u d u d
d
u
带 电 量
+e
-e
2 3
e
1e 3
2 3
e
1e 3
AD
-
26
媒介子
光子（传递电磁相互作用） 胶子（传递强相互作用）
电子
粒
轻子 电子中微子
子
(6种)
μ子和μ子中微子 τ子和τ子中微子
强子
质子 中子
参与强作用 介子
夸克
-
21
什么是反粒子？
• 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。
-
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粒子分类
按粒子与各种相互作用的关系分
• 强子：是参与强相互作用的粒子。 （强子又分为介子和重子） • 轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。 • 媒介子：传递各种相互作用的粒子。
• 例： • 强子：质子、中子… • 轻子：电子、电子中微子 • 媒介子：光子、胶子…
上夸克 下夸克 奇夸克
超子
粲夸克
底夸克
顶夸克
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4．宇宙的演化、恒星的演化
• 要了解宇宙起源需了解物质的组成的粒子，这是因为在物理学中研 究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟 通、相互支撑。
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宇宙——从何而来？
• 大爆炸理论 (The Big Bang Theory) • 宇宙从一个“奇点”爆炸产生
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• 恒星最后的归宿： • 恒星质量小于太阳1.4倍→白矮星 • 恒星质量是太阳1.4~2倍→中子性 • 恒星质量更大时(无法抵抗)→黑洞
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课堂练习
• 1、目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d 夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d夸克 带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是（ ）
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• 温度降到3000K时，电子与质子复合成氢原子→ • 冷却，出现了宇宙尘埃 • 密集尘埃→ • 星云团 • 开始发光→ • 一颗恒星诞生。 • 恒星收缩升温→
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• 恒星收缩升温→ • 热核反应成氦→ • 氢大部分聚变为氦→ • 收缩→ • 氦聚合成碳→… • （类似）直到产生铁元素。
惯性约束
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核聚变普遍存在于宇宙中
太阳
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恒星
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19.8、粒子和宇宙
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1．“基本”粒子 “不” 基本
• 1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。 继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组 成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。那么随 着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子 呢？
He
01n
2 1
H31H42
He01n
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H21H23
He11H
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根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
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H
31H42
He01n
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
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3．夸克模型
• 1964年提出夸克模型，认为强 子由更基本的成分组成，这种 成分叫做夸克（quark）。夸 克模型经过几十年的发展，已 被多数物理学家接受。
盖 尔 曼
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• （1）上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。 • （2）夸克带电荷为元电荷的2/3或-1/3倍
• 科学家们还未捕捉到自由的夸克。夸克不能 以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克 的“禁闭”。
19.7、核聚变
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1
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．
〓
聚变
〓
裂变
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5
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。
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轻核的聚变:
2 1
H21H23
子
外壳
弹
2 1
H31H42
He01n
氘、氚、重 氢化钾等
普通炸药 爆炸 Ｕ235 裂变 氘、氚 聚变
引爆装置
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10
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12
氢弹爆炸形成的磨姑云
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二、可控热核反应——核聚变的利用
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.
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
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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
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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；
强子结构夸克模型 (1964年 ) ： 介子（夸克和反夸克组成） 重子（三个夸克组成）
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25• 例ຫໍສະໝຸດ 已知π+介子、π-介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反
夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e 为元电荷。下列说法正确的是（ ）
• A.π+由u和 组成
• B.π+由 和d组成