人教版物理选修3-5课件第19章第八节.ppt

反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，求此裂变反应过程中， (1)亏损质量为原子质量单位的多少倍？ (2)释放出的能量是多少？ (3)平均每个核子释放的能量有多大？ 答案：(1)0.1933　(2)180 MeV　(3)0.766 MeV 聚变中的核能计算 例2 核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近几年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.0141 u，氚原子的质量为3.0160 u，氦原子的质量为4.0026 u，中子的质量为1.0087 u,1 u＝1.66×10－27kg. (1)写出氘和氚聚变的反应方程； (2)试计算这个核反应释放出来的能量； (3)若建一座功率为3.0×105 kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转化成了电能，求每年要消耗的氘的质量？(一年按3.2×107 s计算，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字) 【方法总结】　(1)在任何核反应中，质量数和电荷数均保持守恒，这是我们确定核反应方程的理论基础． (2)核能的计算主要是利用质能方程，在计算过程中，对核反应方程一定要配平后再计算质量亏损．注意在计算质量亏损时使用的是参与反应的原子核的质量． 变式训练2　一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.0073 u，中子质量mn＝1.0087 u，氚核质量m＝3.018 u. (1)写出聚变方程． (2)释放出的核能有多大？ (3)平均每个核子释放的能量有多大？ 答案：见解析 * * * * 第八节　粒子和宇宙 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 课标定位 知能优化训练 第八节 课标定位 学习目标：1.知道什么是裂变、什么是聚变，了解裂变和聚变的特点． 2．知道链式反应，并能计算裂变释放的核能． 3．会写出聚变反应方程并能计算聚变释放的核能． 4．了解基本粒子、夸克模型及宇宙的演化． 重点难点：裂变、聚变释放的核能的计算． 课前自主学案 中子 临界体积 二、核电站 1．工作原理 现以压水式反应堆核电站为例，讨论电站的工作原理，压水式反应堆核电站包括：压水堆本体，由蒸汽发生器、称压器、主泵构成的一回路系统，二回路系统，汽轮发电机组以及为支持系统正常运行并保证反应堆安全而设置的辅助系统，回路系统是蒸汽供应系统，将反应堆释放的内能，由冷却剂带到蒸汽发生器中，产生蒸汽；二回路系统是蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的系统，与常规火电厂汽轮发电系统基本相同． 2．核燃料：目前核电站反应堆以_______为燃料． 3．_______________是核电站的心脏，它是一种用人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓地释放出来，裂变反应堆的结构和工作原理如下表： 裂变反应堆 组成部分 材料 作用 裂变材料(核燃料) 浓缩铀 提供核燃料 慢化剂(减速剂) 石墨、重水或普通水 使裂变产生的快中子减速使之容易被铀235吸收 控制棒 镉或钢 吸收减速后的中子，控制反应速度 组成部分 材料 作用 反射层 石墨 阻止中子逃逸 热交换器 水 产生高温蒸汽，推动蒸汽轮机，带动发电机发电 防护层 金属套和钢筋混凝土 防止射线对人体及其他生物体的侵害 较大 很高温度 多 4．太阳内部和许多恒星内部，温度高达107K以上，其反应就是_______反应的实例． 四、受控热核反应 　聚变与裂变相比有很多优点，第一，轻核聚变产能效率高；第二，地球上聚变燃料的储量丰富；第三，轻核聚变更为安全、清洁． 热核 五、粒子和宇宙 1．“基本粒子”不基本 在19世纪末，人们认为光子、______、______和________是组成物质的不可再分的最基本的粒子，20世纪后半期，科学家发现质子、中子也有着自己的复杂结构，于是基本粒子不再“基本”． 2．发现新粒子 (1)新粒子：1932年发现正电子，1937年发现μ子，1947年发现K介子和π介子；以后又发现了质量比质子大的叫做_________． 电子 质子 中子 超子 (2)反粒子：实验中发现，对应着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______的粒子，叫做反粒子．例如，电子的反粒子是正电子，质子的反粒子是反质子等． (3)粒子分类：按照粒子与各种相互作用的关系分为三大类：_______、轻子和________． 3．夸克模型 (1)什么是夸克：强子(质子、中子)有着自己复杂的结构，它们有更为基本的成分组成，科学家认为这种成分叫夸克． 相反 强子 媒介子 下夸克 底夸克 电子