高中物理 第19章 原子核 7 核聚变 8 粒子和宇宙学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

7核聚变8粒子和宇宙[学习目标]1.了解核聚变及其特点和条件.2.会判断和书写核聚变反应方程，能计算核聚变释放的能量.3.知道粒子的分类及其作用，了解夸克模型.4.了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演化．一、核聚变[导学探究]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，必须使核子间接近到发生相互作用的距离，约为10－15m；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．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？如何实现对热核反应的控制？答案(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．(3)可能实现对热核反应的控制方法：磁约束：利用磁场来约束参与反应的物质．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．[知识梳理]对核聚变的认识1．聚变两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为核聚变，聚变反应又称为热核反应．2．聚变方程H＋H―→He＋n＋17.6MeV.3．聚变发生的条件要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，这要克服电荷间巨大的库仑斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)核聚变时吸收能量．(×)(2)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大．(√)(3)轻核聚变比裂变更完全、清洁．(√)(4)实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受如此高的温度．(√)二、粒子和宇宙[导学探究]强子和夸克的关系是怎样的？夸克分多少种？它的带电性是怎样的？什么是夸克的“禁闭”？答案夸克是强子的基本组成成分；夸克有6种：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、1顶夸克；它们带的电荷分别为元电荷的＋或－，每种夸克都有对应的反夸克；夸克不能以自由的状态单个出现的性质，叫夸克的“禁闭”．[知识梳理]对粒子和宇宙的理解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介子及以后的超子等．(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年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)质子、中子不能再分．(×)(2)夸克的带电荷量是电子电荷的整数倍．(×)一、核聚变的特点及应用1．核聚变的特点(1)轻核聚变是放能反应：从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应．(2)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量．(3)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去．(4)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆．2．核聚变的应用(1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸．(2)可控热核反应：目前处于探索阶段．3．重核裂变与轻核聚变的区别重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放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...