高中物理優(yōu)質(zhì)公開(kāi)課課件精選——核聚變

1、,《核聚變》,,執(zhí)教教師：XXX,,,,研究表明：原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)的增大而增大，但是二者之間并不成正比關(guān)系，其核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)有如圖的關(guān)系：,核子的平均質(zhì)量是：,原子核的質(zhì)量,核子數(shù),,,,,,,核子平均質(zhì)量,,,,,核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系,物理學(xué)中把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放核能的反應(yīng)叫做裂變．把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反映叫做聚變．,一、核聚變,,〓,,,聚變,〓,,,,裂變,1 輕核

2、的聚變（熱核反應(yīng)）,某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個(gè)較大的原子核，這種核反應(yīng)叫做聚變。,,輕核的聚變:,根據(jù)所給數(shù)據(jù),計(jì)算下面核反應(yīng)放出的能量:,氘核的質(zhì)量：mD＝2.014102u氚核的質(zhì)量：mT＝3.016050u,氦核的質(zhì)量：mα＝ 4.002603u中子的質(zhì)量：mn＝ 1.008665u,發(fā)生聚變的條件:,使原子核間的距離達(dá)到10-15m,實(shí)現(xiàn)的方法有:,1、用加速器加速原子核；,２、把原子核加熱到很高的溫度；,108～10

3、9K,聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng),核聚變的利用——?dú)鋸?三種炸藥：,普通炸藥,Ｕ235,氘、氚,爆炸,,,裂變,,,,聚變,氫彈爆炸形成的磨姑云,熱核反應(yīng)和裂變反應(yīng)相比較，具有許多優(yōu)越性。,二、可控?zé)岷朔磻?yīng)——核聚變的利用,可控?zé)岷朔磻?yīng)將為人類提供巨大的能源,和平利用聚變產(chǎn)生的核量是非常吸引人的重大課題，我國(guó)的可控核聚變裝置“中國(guó)環(huán)流器1號(hào)”已取得不少研究成果.,,現(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng)。,問(wèn)題有：,１、熱核反應(yīng)的的點(diǎn)火溫度很高；,２、

4、如何約束聚變所需的燃料；,磁場(chǎng)約束,問(wèn)題有：,１、熱核反應(yīng)的的點(diǎn)火溫度很高；,２、如何約束聚變所需的燃料；,３、反應(yīng)裝置中的氣體密度要很低 ，相當(dāng)于常溫常壓下氣體密度的幾萬(wàn)分之一；,現(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng)。,慣性約束,核聚變普遍存在于宇宙中,太陽(yáng),恒星,19.8、粒子和宇宙,1．“基本”粒子 “不” 基本,1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，1911年盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)。繼而我們發(fā)現(xiàn)了光子，并認(rèn)為“光子、電子、質(zhì)子、中子”是組成物質(zhì)的

5、不可再分的粒子，所以把它們叫“基本粒子”。那么隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展“它們”還是不是真正意義上的“基本”粒子呢？,1995美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室證實(shí)了頂夸克(Top Quark)的存在,2．發(fā)現(xiàn)新粒子,（1）1932年發(fā)現(xiàn)正電子；1937年發(fā)現(xiàn)μ子；1947年發(fā)現(xiàn)K介子與π介子，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了超子（2）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了許多反粒子，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的粒子多達(dá)400多種。,20世紀(jì)30年代以來(lái)，人們對(duì)宇宙線的研究中發(fā)現(xiàn)了一些新的粒子。,許多粒子都存在著質(zhì)

6、量與它相同而電荷及其他一些物理性質(zhì)相反的粒子，叫做反粒子。,什么是反粒子？,粒子分類,強(qiáng)子：是參與強(qiáng)相互作用的粒子。 （強(qiáng)子又分為介子和重子）輕子：輕子是不參與強(qiáng)相互作用的粒子。媒介子：傳遞各種相互作用的粒子。,按粒子與各種相互作用的關(guān)系分,例：強(qiáng)子：質(zhì)子、中子…輕子：電子、電子中微子媒介子：光子、膠子…,3．夸克模型,1964年提出夸克模型，認(rèn)為強(qiáng)子由更基本的成分組成，這種成分叫做夸克（quark）。夸克模型經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展

7、，已被多數(shù)物理學(xué)家接受。,蓋爾曼,（1）上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克。（2）夸克帶電荷為元電荷的2/3或-1/3倍,科學(xué)家們還未捕捉到自由的夸克?？淇瞬荒芤宰杂傻臓顟B(tài)單個(gè)出現(xiàn)，這種性質(zhì)稱為夸克的“禁閉”。,強(qiáng)子結(jié)構(gòu)夸克模型 (1964年 ) ： 介子（夸克和反夸克組成） 重子（三個(gè)夸克組成）,例：已知π+介子、π-介子都是由一個(gè)夸克（夸克u或夸克d）和一個(gè)反夸克（反夸克或反夸克）組成的，它們的帶電

8、荷量如下表所示，表中e為元電荷。下列說(shuō)法正確的是（ ）A.π+由u和 組成B.π+由 和d組成C.π-由u和 組成D.π-由 和d組成,,,,,,,AD,4．宇宙的演化、恒星的演化,要了解宇宙起源需了解物質(zhì)的組成的粒子，這是因?yàn)樵谖锢韺W(xué)中研究微觀世界的粒子物理、量子理論，與研究宇宙的理論竟然相互溝通、相互支撐。,宇宙——從何而來(lái)？,大爆炸理論 (The Big Bang Theory)宇宙從一個(gè)“奇點(diǎn)”爆炸產(chǎn)生,大

9、爆炸是在無(wú)限的宇宙各處同時(shí)產(chǎn)生時(shí)間的零點(diǎn),,,大爆炸宇宙論,宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）：10-44秒后，溫度1032K，產(chǎn)生夸克、輕子、膠子等→10-6秒后溫度1013K，夸克構(gòu)成了質(zhì)子和中子等（強(qiáng)子時(shí)代）→溫度為1011K時(shí)，少量夸克，光子、大量中微子和電子存在（輕子時(shí)代）→溫度109K時(shí)進(jìn)入核合成時(shí)代→溫度降到3000K時(shí)，電子與質(zhì)子復(fù)合成氫原子→,1950年前后，伽莫夫第一個(gè)建立了熱大爆炸的觀念。,溫度

10、降到3000K時(shí)，電子與質(zhì)子復(fù)合成氫原子→冷卻，出現(xiàn)了宇宙塵埃密集塵?！窃茍F(tuán)開(kāi)始發(fā)光→一顆恒星誕生。恒星收縮升溫→,恒星收縮升溫→熱核反應(yīng)成氦→氫大部分聚變?yōu)楹ぁ湛s→氦聚合成碳→…（類似）直到產(chǎn)生鐵元素。,恒星最后的歸宿：恒星質(zhì)量小于太陽(yáng)1.4倍→白矮星恒星質(zhì)量是太陽(yáng)1.4~2倍→中子性恒星質(zhì)量更大時(shí)(無(wú)法抵抗)→黑洞,課堂練習(xí),1、目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都由被稱為μ夸克和d夸克的兩類夸克組成，μ夸克帶

11、電量為2e/3，d夸克帶電量為-e/3，e為元電荷，則下列論斷可能的是（ ）A．質(zhì)子由1個(gè)μ夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)μ夸克和2個(gè)d夸克組成B．質(zhì)子由2個(gè)μ夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)μ夸克和2個(gè)d夸克組成C．質(zhì)子由1個(gè)μ夸克和2個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)μ夸克和1個(gè)d夸克組成D．質(zhì)子由2個(gè)μ夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)μ夸克和1個(gè)d夸克組成,B,課堂練習(xí),介子衰變方程為：K-→π-+πo其中介子和π-介子帶負(fù)的基