《小粒子与大宇宙》课件1-1.ppt

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1、第四章第四章 原子核原子核第六节核能利用第六节核能利用 第七节小粒子与大宇宙第七节小粒子与大宇宙 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接1知道核反应堆和核电站知道核反应堆和核电站2了了解解裂裂变变反反应应堆堆的的工工作作原原理理，了了解解常常用用裂裂变变反反应堆的类型应堆的类型3知知道道核核电电站站的的工工作作模模式式了了解解核核能能的的发发展展前前景景4初步了解恒星的演化和粒子物理学的知识初步了解恒星的演化和粒子物理学的知识 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏

2、目目链链接接能能源源问问题题已已经经成成为为影影响响和和制制约约当当今今世世界界发发展展的的主主要要因因素素，尤尤其其是是随随着着石石油油等等常常规规能能源源的的不不断断减减少少和和环环境境污污染染的的不不断断加加剧剧，寻寻找找新新的的高高能能无无污污染染的的能能源源已已成成为为当当务务之之急急在在利利用用核核能能时时，如如何何使使用用核核能能发发电电和和获获得得核核动动力力，以以及及如如何防止核能利用时的危害性？何防止核能利用时的危害性？目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接1核核反反

3、应应堆堆是是人人工工控控制制_反反应应的的装装置置，可可以以使使核能较核能较_地释放出来地释放出来2反反应应堆堆里里用用的的铀铀棒棒是是_或或_；石石墨墨、重重水水的的作作用用是是使使_变变成成_，充充当当_；镉镉棒棒的的作作用用是是吸吸收收减减速速后后的的_，控控制制反反应应速速度度，充充当当_3为为了了防防止止铀铀核核裂裂变变物物放放出出的的射射线线对对人人体体的的危危害害，在在反反应应堆堆外外面面要要修修建建很很厚厚的的_防防护护层层来来屏屏蔽蔽射射线线，对对放放射射性性的的废废料料也也要要装装入入_的的容容器器，埋埋入入_来来处处理理 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考

4、点篇 栏栏目目链链接接链式链式平缓平缓天然铀天然铀浓缩铀浓缩铀快中子快中子慢中子慢中子减速剂减速剂中子中子控制棒控制棒水泥水泥特制特制深地层深地层 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接4我我国国已已于于_建建成成两两座座核核电电站站，还还有有浙浙江的江的_核电站核电站5人人类类目目前前能能够够观观测测到到的的最最大大距距离离约约是是_光光年年之远这一距离可以看成是目前观测到的宇宙半径之远这一距离可以看成是目前观测到的宇宙半径6对对宇宇宙宙的的时时空空结结构构、运运动动形形态态和和物物体体演演化化的的理理论论描描述述，称称为为宇宇宙宙模模型型_宇宇宙宙模模型型

5、是是一一种种被被普普遍遍接接受受的的模模型型，它它认认为为，宇宇宙宙起起源源于于大大约约150亿亿年年前前突突然然发发生生的的一一次大爆炸，其后逐渐诞生出星球、星系、次大爆炸，其后逐渐诞生出星球、星系、_、广东大亚湾广东大亚湾秦山秦山140亿亿大爆炸大爆炸脉冲星脉冲星_、_以以及及被被称称作作类类星星体体的的遥遥远远发发光光体体等等，经历等等，经历150亿年才演化成今天的样子亿年才演化成今天的样子7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1015 m到到1027 m，共共跨跨越越了了大大约约_个个数数量量级级；目目前前所所知知的的微微观观粒粒子子中中，

6、寿寿命命最最短短的的只只有有1025 s，可可见见，物物质质世世界界的的时时间间尺尺度度，约约从从10 25 s到到1018 s，也也跨跨越越了了将将近近_个数量级个数量级 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接超新星超新星黑洞黑洞4243 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接知识点知识点1核反应堆核反应堆1核反应堆的主要组成部分核反应堆的主要组成部分如图所示为简化的核反应堆示意图如图所示为简化的核反应堆示意图 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接(1)核核燃燃料料：反反应应堆堆使使用用天

7、天然然铀铀或或浓浓缩缩铀铀(铀铀235占占3%4%)制成铀棒，作为核燃料，释放核能制成铀棒，作为核燃料，释放核能(2)中中子子减减速速剂剂：铀铀235具具有有易易俘俘获获慢慢中中子子，不不易易俘俘获获快快中中子子的的特特点点而而核核反反应应中中释释放放的的中中子子多多数数为为快快中中子子，应应使使用用减减速速剂剂使使它它们们的的速速度度降降下下来来常常用用作作减减速速剂剂的物质有石墨、重水或普通水的物质有石墨、重水或普通水(3)控控制制棒棒：为为了了控控制制能能量量释释放放的的速速度度，就就要要想想办办法法增增减减中中子子的的数数目目，采采用用在在反反应应堆堆中中插插入入镉镉棒棒的的方方法法，

8、利利用用镉镉吸吸收收中中子子能能力力很很强强的的特特性性，就就可可以以容容易易地地控控制制链链式反应的速度式反应的速度 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接(4)保保护护层层：核核反反应应堆堆外外层层是是很很厚厚的的水水泥泥壁壁可可防防止止射射线辐射出去线辐射出去(5)热热交交换换器器：靠靠水水或或液液态态金金属属钠钠在在反反应应堆堆内内外外的的循循环环流动，把产生的热量传输出去流动，把产生的热量传输出去2核反应堆的用途核反应堆的用途(1)核电站利用反应堆发电核电站利用反应堆发电(2)小型反应堆可以使核能作为动力制造核动力潜艇小型反应堆可以使核能作为动力制造

9、核动力潜艇(3)进行各种原子核物理实验进行各种原子核物理实验 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接3核电站、核能利用核电站、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使水水汽汽化化以以推动汽轮发电机发电推动汽轮发电机发电(2)特点：消耗燃料少，但经济效益跟火电站大体相同特点：消耗燃料少，但经济效益跟火电站大体相同 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接例例1原原子子反反应应堆堆是是实实现现可可控控制制的的重重核核裂裂变变链链式式反反应应的的一种装置，它主要由四部分组成一种装置，它主

10、要由四部分组成()A原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统D原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接解解析析：核核反反应应堆堆的的构构成成分分四四部部分分：原原子子燃燃料料、减减速速剂剂、冷却系统和控制调节系统冷却系统和控制调节系统答案答案：A 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点

11、篇考点篇 栏栏目目链链接接 课堂训练课堂训练1核反应堆中的镉棒的作用是核反应堆中的镉棒的作用是()A减小中子的能量，使快中子变成慢中子减小中子的能量，使快中子变成慢中子B调节中子的数目，控制反应速度调节中子的数目，控制反应速度C屏蔽射线，以防伤害人体屏蔽射线，以防伤害人体D控制反应堆的温度控制反应堆的温度 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接解析：解析：用镉来吸收中子，控制裂变速度用镉来吸收中子，控制裂变速度答案答案：B 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接知识点知识点2认识粒子认识粒子1“基本粒子基本粒子”和新粒子和新粒

12、子(1)电电子子、质质子子和和中中子子：直直到到19世世纪纪末末，人人们们都都认认为为原原子子是是组组成成物物质质的的不不可可再再分分的的最最小小微微粒粒，后后来来发发现现了了电电子子、质质子子和和中中子子，于于是是很很多多人人认认为为光光子子、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可再再分分的的最最基基本本的的粒粒子子然然而而，随随着着科科学学的的进进一一步步发发展展，科科学学家家们们逐逐渐渐发发现现了了数数以以百百计计的的不不同同种种类类的的新新粒粒子子，它它们们都都不不是是由由质质子子、中中子子、电电子子组组成成的的，又又发发现现质质子子、中中子子等等本本身身也也是

13、是复复合合粒粒子子，并并且且还还有有着着自自己己的的复复杂杂结结构构，所所以以电电子子、质子、中子并不是组成物质世界的基本粒子质子、中子并不是组成物质世界的基本粒子 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接 (2)新新粒粒子子：1912年年奥奥地地利利物物理理学学家家赫赫斯斯对对宇宇宙宙射射线线观观测测时时，发发现现了了一一些些新新粒粒子子宇宇宙宙射射线线中中粒粒子子的的能能量量很很高高，但但数数量量很很少少人人们们用用高高能能加加速速器器进进行行实实验验，发发现现了了更更多多的的粒粒子子如如1932年年发发现现了了正正电电子子，1937年年发发现现了了子子，1

14、947年年发现了发现了K子和子和子子2三大类粒子三大类粒子按按照照粒粒子子与与各各种种相相互互作作用用的的关关系系，可可将将粒粒子子分分为为三三大大类：强子、轻子和媒介子类：强子、轻子和媒介子 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接(3)夸夸克克模模型型的的意意义义：夸夸克克模模型型的的提提出出是是物物理理学学发发展展中中的的一一个个重重大大突突破破，它它指指出出电电子子电电荷荷不不再再是是电电荷荷的的最最小单元，即存在分数电荷小单元，即存在分数电荷(4)夸夸克克的的“禁禁闭闭”：目目前

15、前人人们们对对夸夸克克的的认认识识还还是是很很初初步步的的，科科学学家家们们直直到到今今天天都都还还未未捕捕捉捉到到自自由由的的夸夸克克夸夸克克不不能能以以自自由由的的状状态态单单个个出出现现，这这种种性性质质称称为为夸夸克克的的“禁禁闭闭”能能否否解解放放被被禁禁闭闭的的夸夸克克，是是21世世纪纪物物理理学学面面临临的的重重大课题之一大课题之一 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接例例2 为为了了探探究究宇宇宙宙起起源源，“阿阿尔尔法法磁磁谱谱仪仪”(AMS)将将在在太太空空中中寻寻找找“反反物物质质”所所谓谓“反反物物质质”是是由由“反反粒粒子子”构构成

16、成的的“反反粒粒子子”与与其其对对应应的的正正粒粒子子具具有有相相同同的的质质量量和和相相同同的的电电荷荷量量，但但电电荷荷的的符符号号相相反反，则反氢原子是则反氢原子是()A由由1个个带带正正电电荷荷的的质质子子和和1个个带带负负电电荷荷的的电电子构成子构成B由由1个个带带负负电电荷荷的的反反质质子子和和1个个带带正正电电荷荷的的正电子构成正电子构成 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接解解析析：根根据据反反粒粒子子定定义义，“反反粒粒子子”与与“正正粒粒子子”具具有有相相同同的的质

17、质量量，但但带带有有等等量量的的异异性性电电荷荷因因此此“反反氢氢原原子子”应应该该具具有有与与氢氢原原子子相相同同的的质质量量，相相反反的的电电荷荷符符号号且且等等量量的电荷量所以反氢原子是由的电荷量所以反氢原子是由H核和核和e构成的构成的答案：答案：BC C由由1 1个带负电荷的反质子和个带负电荷的反质子和1 1个带负电荷的电子个带负电荷的电子构成构成D D由由1 1个不带电荷的中子和个不带电荷的中子和1 1个带正电荷的正电子个带正电荷的正电子构成构成 课堂训练课堂训练2以下说法正确的是以下说法正确的是()A最最早早发发现现的的轻轻子子是是电电子子，最最早早发发现现的的强强子子是中子是中子

18、B质子、中子、介子和超子都属于强子质子、中子、介子和超子都属于强子C强子、轻子都有内部结构强子、轻子都有内部结构D子质量比核子质量大，子质量比核子质量大，子不属于轻子子不属于轻子 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接解解析析：最最早早发发现现的的强强子子是是质质子子，最最早早发发现现的的轻轻子子是是电电子子，故故选选项项A错错误误；强强子子有有内内部部结结构构，由由夸夸克克组组成成，轻轻子子没没有有内内部部结结构构，所所以以，C错错误误；质质子子、中中子子、介介子子、超超子子都都属属于于强强子子，子子质质量量比比核核子子质质量量大大，但仍属于轻子，但仍属于轻子，D错误，错误，B正确正确答案：答案：B 目标篇目标篇 导航篇导航篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏栏目目链链接接