2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理選擇性必修3 第5章原子核第4~5節(jié)核裂變與核聚變“基本”粒子課件

4核裂變與核聚變第五章原子核

5．裂變反應的能量大小鈾核裂變?yōu)橹械荣|量的原子核,發(fā)生質量虧損,所以放出能量．一個鈾235核裂變時釋放的能量如果按200MeV估算,1kg鈾235全部裂變放出的能量相當于2800t標準煤完全燃燒時釋放的能量,裂變時能產生幾百萬度的高溫．6．鏈式反應中子轟擊重核發(fā)生裂變后,裂變釋放的中子繼續(xù)與其他重核發(fā)生反應,引起新的核裂變,使核裂變反應一代接一代繼續(xù)下去,這樣的過程叫作核裂變的鏈式反應．7．鏈式反應發(fā)生的條件(1)鈾塊的體積大于或等于臨界體積．(2)有足夠濃度的鈾235.(3)有足夠數量的慢中子．8．臨界體積和臨界質量：核裂變物質能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積叫作它的臨界體積,相應的質量叫作臨界質量．二、反應堆與核電站1．核電站：利用核能發(fā)電,它的核心設施是反應堆,它主要由以下幾部分組成：(1)燃料：鈾棒．(2)慢化劑：石墨、重水和普通水(也叫輕水)．(3)控制棒：為了調節(jié)中子數目以控制反應速度,還需要在鈾棒之間插進一些鎘棒,它吸收中子的能力很強,當反應過于激烈時,將鎘棒插入深一些,讓它多吸收一些中子,鏈式反應的速度就會慢一些,這種鎘棒叫作控制棒．2．核電站的主要部件及作用組成部分材料作用裂變材料(核燃料)濃縮鈾提供核燃料減速劑(慢化劑)石墨、重水或普通水(也叫輕水)使裂變產生的快中子減速控制棒鎘棒吸收中子,控制反應速度熱交換器水或液態(tài)的金屬鈉傳輸熱量防護層厚水泥層防止放射線泄露,對人體及其他生物體造成傷害3．工作原理核燃料發(fā)生核裂變釋放的能量使反應區(qū)溫度升高,水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應堆內外循環(huán)流動,把反應堆內的熱量傳輸出去,用于發(fā)電,同時也使反應堆冷卻．4.核電站發(fā)電的優(yōu)點(1)消耗的核燃料少．(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采用儲量大,所能提供的能量大．(3)對環(huán)境的污染要比火力發(fā)電?。?．核污染的處理在反應堆的外面需要修建很厚的水泥層,用來屏蔽裂變產物放出的各種射線．核廢料具有很強的放射性,需要裝入特制的容器,深埋地下．

5．人工熱核反應：氫彈．首先由化學炸藥引爆原子彈,再由原子彈爆炸產生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸．6．核聚變與核裂變的比較(1)優(yōu)點：①輕核聚變產能效率高；②地球上核聚變燃料氘和氚的儲量豐富；③輕核聚變更為安全、清潔．(2)缺點：核聚變需要的溫度太高,地球上沒有任何容器能夠經受如此高的溫度．解決方案：磁約束和慣性約束．7．重核裂變與輕核聚變的區(qū)別重核裂變輕核聚變放能原理重核分裂成兩個或多個中等質量的原子核,放出核能兩個輕核結合成質量較大的原子核,放出核能放能多少聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量要大3～4倍

例題【答案】D【考點】核反應方程【解析】【解答】根據電荷數守恒知X的電荷數為92-36-56=0即質子數為0,所以X為中子,根據質量數守恒X的質量數為235+1-144-89=a可得a=3故答案為：D.參考答案

例題【答案】B【考點】核反應方程【解析】【解答】ABCD．根據質量數守恒,則X的質量數m=235+1-89-3=144可知X原子核中含有144個核子；根據核電荷數守恒,得z=92-36=56;所以X中的中子數n=m-z=144-56=88可知X原子核中含有88個中子；在核反應的過程中,質量數是守恒的.總質量數既不減小,也不增加,ACD不符合題意,B符合題意.故答案為：B.參考答案一、“基本”粒子1．人們認為光子、電子、質子和中子是組成物質的不可再分的最基本的粒子,把它們叫作“基本粒子”．2．隨著科學的發(fā)展,科學家們發(fā)現很多新粒子不能看作由質子、中子、電子組成,并發(fā)現質子、中子等本身也有自己的復雜的結構．二、發(fā)現新粒子1932年發(fā)現了正電子,1937年發(fā)現了μ子,1947年發(fā)現了K介子和π介子,后來發(fā)現了超子等．發(fā)現時間1932年1937年1947年20世紀60年代后新粒子反粒子μ子K介子與π介子超子基本特點質量、壽命、自旋等物理性質與對應粒子相同,而電荷等其他性質相反比質子的質量小質量介于電子與質子之間質量比質子大三、粒子的分類1．強子：是參與(填“參與”或“不參與”)強相互作用的粒子．質子和中子都是強子．2．輕子：不參與(填“參與”或“不參與”)強相互作用．電子、電子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已發(fā)現的輕子．3．規(guī)范玻色子：是傳遞各種相互作用的粒子,如光子,中間玻色子(W和Z玻色子)、膠子．4．希格斯玻色子：是希格斯場的量子激發(fā)．分類參與的相互作用發(fā)現的粒子備注強子參與強相互作用質子、中子等強子有內部結構,由“夸克”構成輕子不參與強相互作用電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未發(fā)現內部結構規(guī)范玻色子傳遞各種相互作用光子、中間玻色子、膠子等光子傳遞電磁相互作用,中間玻色子傳遞弱相互作用,膠子傳遞強相互作用希格斯玻色子

是希格斯場的量子激發(fā)四、夸克與粒子物理標準模型1．夸克、夸克模型：1964年,美國科學家蓋爾曼等人提出了夸克模型,認為強子由更基本的成分組成,這種成分叫作夸克．2．粒子物理標準模型是一整套關于粒子的理論．其中,夸克、輕子、規(guī)范玻色子和希格斯玻色子是組成物質的幾類最基本的粒子．

例題

參考答案2.關于粒子的分類,目前人們認為粒子世界是由下列哪三類粒子構成的（

）A.

媒介子、夸克、強子

B.

夸克、輕子、強子

C.

媒介子、輕子、強子

D.

質子、中子、電子例題【答案】C【考點】原子核的組成【解析】【解答】按照粒子與各種相互作用的不同關系,把粒子分為三大類,即強子、輕子和媒介子．【分析】粒子的分類：按照相互作用的不同關系,分為強子、輕子和媒介子.參考答案3.下列物體的尺寸由小到大排列的是（

）A.

夸克、原子核、質子、原子

B.

質子、原子核、原子、夸克C.

夸克、質子、原子核、原子

D.

原子、原子核、質子、夸克例題【答案】C【考點】原子的核式結構【解析】【解答】解：夸克可組成質子,所以質子比夸克大,質子與中子可組成原子核,所以原子核比質子大,原子核可組成原子,所以原子比原子核大,所以C正確．故選：C參考答案4.已知π＋介子、π－介子都是由一個夸克（夸克u或夸克d）和一個反夸克（反夸克