中学公开课优质课件推选——《核聚变》.ppt

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1、,核聚变,执教教师：XXX,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,核子的平均质量与原子序数之间的关系,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,一、核聚变,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:,根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:,氘核的质量：mD2.014102u氚核的质量：mT3.016050u,氦核

2、的质量：m 4.002603u中子的质量：mn 1.008665u,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；,、把原子核加热到很高的温度；,108109K,聚变反应又叫热核反应,核聚变的利用氢弹,三种炸药：,普通炸药,235,氘、氚,爆炸,裂变,聚变,氢弹爆炸形成的磨姑云,热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。,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.,现在的技术还不能控制热核反应。,问题有：,、热核反应的的点

3、火温度很高；,、如何约束聚变所需的燃料；,磁场约束,问题有：,、热核反应的的点火温度很高；,、如何约束聚变所需的燃料；,、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；,现在的技术还不能控制热核反应。,惯性约束,核聚变普遍存在于宇宙中,太阳,恒星,19.8、粒子和宇宙,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？,1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸

4、克(Top Quark)的存在,2发现新粒子,（1）1932年发现正电子；1937年发现子；1947年发现K介子与介子，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。,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。,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。,什么是反粒子？,粒子分类,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。,按粒子与各种相互作用的关系分,例：强子：质子、中子轻子：电子、电子中微子媒介子：光子、胶子,3夸克模型,19

5、64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,（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”。,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）,例：已知+介子、-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.+由u和 组成B.+由

6、 和d组成C.-由u和 组成D.-由 和d组成,AD,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。,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,大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生时间的零点,大爆炸宇宙论,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

7、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,1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。,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,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。,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1.42倍中子性恒星质量更大时(无法抵抗)黑洞,课堂练习,1、目前普遍认为，质子和中子都由被称为夸克和d夸克的两类夸克组成，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（ ）A质子由1个夸克和

8、1个d夸克组成，中子由1个夸克和2个d夸克组成B质子由2个夸克和1个d夸克组成，中子由1个夸克和2个d夸克组成C质子由1个夸克和2个d夸克组成，中子由2个夸克和1个d夸克组成D质子由2个夸克和1个d夸克组成，中子由1个夸克和1个d夸克组成,B,课堂练习,介子衰变方程为：K-+o其中介子和-介子带负的基元电荷，o介子不带电，如图所示，一个介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧Ap，衰变后产生的-介子的轨迹为圆弧pB,两轨迹在p点相切，它们半径Rk-与R-之比为2：1（o介子的轨迹未画出）由此可知-的动量大小与o的动量大小之比为（ ）A1：1 B1：2 C1：3 D1：6,C,谢谢观看,请指导,