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1、1粒子与宇宙粒子与宇宙2课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课标定位课标定位课堂互动讲练课堂互动讲练第第六六节节第第七七节节知能优化训练知能优化训练3课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.知道什么是反应堆，了解反应知道什么是反应堆，了解反应堆的工作原理堆的工作原理2知道什么是核电站，了解我国核电站的知道什么是核电站，了解我国核电站的发展发展3了解物质世界的时间跨度和空间跨度了解物质世界的时间跨度和空间跨度重点难点：重点难点：1.反应堆、核电站反应堆、核电站2反应堆的工作原理反应堆的工作原理4课前自主学案课前自主学案一、反应堆一、反应堆1受控热核反应是人类对受控热核反应是人类对_能
2、量的利能量的利用用2核反应堆的建造是人类对核反应堆的建造是人类对_能量的能量的利用利用3核反应堆是核反应堆是_的装置的装置核聚变核聚变核裂变核裂变人工控制链式反应人工控制链式反应5核反应堆用核反应堆用_或或_制成铀棒作为核制成铀棒作为核燃料；用燃料；用_、_作为减速剂使中子减速；作为减速剂使中子减速；为调节中子数以控制反应速度需用为调节中子数以控制反应速度需用_作为作为控制棒；为控制反应堆的温度，需要用控制棒；为控制反应堆的温度，需要用_、_等流体作为冷却，剂在反应堆内等流体作为冷却，剂在反应堆内外循环流动，不断带走热能，同时可以用来外循环流动，不断带走热能，同时可以用来输出热能加以利用；在反
3、应堆外面修建很厚输出热能加以利用；在反应堆外面修建很厚的的_来屏蔽射线，将放射性废料装来屏蔽射线，将放射性废料装入特制的容器，埋入地层深处来处理入特制的容器，埋入地层深处来处理天然铀天然铀浓缩铀浓缩铀石墨石墨重水重水镉棒镉棒水水液体金属钠液体金属钠水泥防护层水泥防护层6思考感悟思考感悟为什么要大力发展核能？为什么要大力发展核能？(图图461为广东大亚湾核电站为广东大亚湾核电站)图图4617提示：提示：地球上的常规能源地球上的常规能源(煤、石油、天然气煤、石油、天然气)正在日益枯竭，核能是人类今后能源发展的正在日益枯竭，核能是人类今后能源发展的重点之一国家能源局局长张国宝透露，截重点之一国家能源
4、局局长张国宝透露，截至至2009年年底，我国核电已建成运行年年底，我国核电已建成运行11个反个反应堆，新核堆应堆，新核堆14台，核堆在建机组台，核堆在建机组24台，是台，是目前世界上核电在建规模最大的国家目前世界上核电在建规模最大的国家8二、核电站核能利用二、核电站核能利用1核电站：利用反应堆工作时释放出的核电站：利用反应堆工作时释放出的热热能能使水汽化以推动汽轮发电机发电使水汽化以推动汽轮发电机发电2核能利用：发电，制造核动力潜艇、核动核能利用：发电，制造核动力潜艇、核动力破冰船、核动力航空母舰，进行原子核物力破冰船、核动力航空母舰，进行原子核物理实验，制造各种放射性同位素理实验，制造各种放
5、射性同位素9三、从小粒子到大宇宙三、从小粒子到大宇宙空间跨度空间跨度人类目前所能研究的物质世界的空间尺度，人类目前所能研究的物质世界的空间尺度，约从约从_到到_，共跨越了大约，共跨越了大约42个数量级个数量级四、从粒子寿命到宇宙年龄四、从粒子寿命到宇宙年龄时间跨度时间跨度物质世界的时间尺度，约从物质世界的时间尺度，约从_到到_，也跨越了将近也跨越了将近43个数量级个数量级1015 m1027 m1025 s1018 s10核心要点突破核心要点突破一、反应堆核电站一、反应堆核电站1核电站的工作原理核电站的工作原理原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，为了
6、用人工方法控制链式反应的速度，使核为了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆核反应堆是人工控制链式反应的装置堆核反应堆是人工控制链式反应的装置核电站的核心是核反应堆，其主要组成部分核电站的核心是核反应堆，其主要组成部分及各部分作用如下：及各部分作用如下：11(1)核燃料：反应堆使用浓缩铀核燃料：反应堆使用浓缩铀(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)减速剂：用石墨、重水和普通水，使裂变减速剂：用石墨、重水和普通水，使裂变中产生的中子减速，以便被铀中产生的中子减速，以便被铀2
7、35吸收吸收(3)控制棒：由吸收中子能力很强的镉制成，控制棒：由吸收中子能力很强的镉制成，用以控制反应速度用以控制反应速度(4)水泥防护层：反应堆外层是很厚的水泥壁，水泥防护层：反应堆外层是很厚的水泥壁，可防止射线辐射出去可防止射线辐射出去(5)热交换器：靠水或液态金属钠在反应堆内热交换器：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去外的循环流动，把产生的热量传输出去122核电站与火电站相比的优缺点核电站与火电站相比的优缺点(1)优点：核电站消耗的燃料很少优点：核电站消耗的燃料很少作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量很大量很大火电站烧煤要放
8、出很多污染物，而核电站火电站烧煤要放出很多污染物，而核电站放出的污染物要少得多放出的污染物要少得多(2)缺点：一旦核泄漏会造成严重的核污缺点：一旦核泄漏会造成严重的核污染染核废料处理比较困难核废料处理比较困难13即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.(单选单选)在核反应中，控制铀在核反应中，控制铀235核裂变反应核裂变反应速度的方法是速度的方法是()A使用浓缩铀使用浓缩铀B改变铀块的临界体积改变铀块的临界体积C通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变反应堆中的中子数目以改变反应堆中的中子数目D利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度利
9、用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度14解析：解析：选选C.控制核反应堆中核反应的速度是控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的靠调节中子数来实现的15二、揭秘粒子世界二、揭秘粒子世界1粒子世界粒子世界(1)电子、质子和中子电子、质子和中子直到直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、质子和中子随着科学家们的研究逐步发现质子和中子随着科学家们的研究逐步发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的，又发现质子、是由质子、中子
10、、电子组成的，又发现质子、中子等本身是复合粒子，并且还有着自己的中子等本身是复合粒子，并且还有着自己的复杂结构，所以电子、质子、中子并不是组复杂结构，所以电子、质子、中子并不是组成物质世界的基本粒子成物质世界的基本粒子16(2)新粒子新粒子从从20世纪世纪30年代以来，人们在对宇宙射线观年代以来，人们在对宇宙射线观测时，发现了一些新粒子，宇宙射线中粒子测时，发现了一些新粒子，宇宙射线中粒子的能量很高，但数量很少人们用高能加速的能量很高，但数量很少人们用高能加速器进行实验，发现了更多的粒子如器进行实验，发现了更多的粒子如1932年年发现了正电子，发现了正电子，1937年发现了年发现了子，子，19
11、47年年发现了发现了K介子和介子和介子介子172粒子的分类粒子的分类按照粒子与各种相互作用的关系，可以将粒按照粒子与各种相互作用的关系，可以将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子子分为三大类：强子、轻子和媒介子(1)强子：强子是参与强相互作用的粒子，质强子：强子是参与强相互作用的粒子，质子、中子、介子和超子都属于强子，其中质子、中子、介子和超子都属于强子，其中质子是最早发现的强子子是最早发现的强子(2)轻子：轻子是不参与强相互作用的粒轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子到现在为止，共发现子到现在为止，共发现6种轻子，它们是：种轻子，它们是：电子，电子中微子，电子，电子中微子，子，子，子中微子，子中
12、微子，子，子，子中微子其中最早发现的轻子是电子子中微子其中最早发现的轻子是电子18(3)媒介子：媒介子是传递各种相互作用的粒媒介子：媒介子是传递各种相互作用的粒子如光子、中间玻色子、胶子光子传递子如光子、中间玻色子、胶子光子传递电磁相互作用，中间玻色子电磁相互作用，中间玻色子(W、Z)传递弱传递弱相互作用，胶子传递强相互作用相互作用，胶子传递强相互作用特别提醒：特别提醒：根据粒子参与的相互作用进行分根据粒子参与的相互作用进行分类，而不是根据粒子质量，如类，而不是根据粒子质量，如子的质量比核子的质量比核子的质量大，但从力的性质分析它仍属于轻子的质量大，但从力的性质分析它仍属于轻子子193反粒子反
13、粒子许多粒子都存在着质量与其相同而电荷及其许多粒子都存在着质量与其相同而电荷及其他一些物理性质与其相反的粒子，这些粒子他一些物理性质与其相反的粒子，这些粒子叫做反粒子叫做反粒子特别提醒：特别提醒：(1)电子的反粒子是正电子，质子电子的反粒子是正电子，质子的反粒子是反质子的反粒子是反质子(2)粒子和它的反粒子相遇时会发生湮灭而转粒子和它的反粒子相遇时会发生湮灭而转化为一对光子化为一对光子20即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.(单选单选)关于粒子，下列说法中正确的是关于粒子，下列说法中正确的是()A光子、电子、质子和中子是组成物质的不光子、电子、质子和中子是组成物质的不可
14、再分的最基本粒子可再分的最基本粒子B质量比核子大的粒子都参与强相互作用质量比核子大的粒子都参与强相互作用C强子、轻子、媒介子都由更基本的粒子夸强子、轻子、媒介子都由更基本的粒子夸克组成克组成D许多粒子都存在反粒子许多粒子都存在反粒子21解析：解析：选选D.质子、中子本身有复杂结构，质子、中子本身有复杂结构，A错错误；误；子的质量比核子的质量大，但它属于轻子的质量比核子的质量大，但它属于轻子，不参与强相互作用，子，不参与强相互作用，B错误；现代实验还错误；现代实验还没有发现轻子的内部结构，没有发现轻子的内部结构，C错误错误22课堂互动讲练课堂互动讲练核能的利用核能的利用2324(3)一座发电能力
15、为一座发电能力为P1.00106kW的核电的核电站，核能转化为电能的效率为站，核能转化为电能的效率为40%.假定假定反应堆中发生的裂变反应全是本题反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核中的核反应，所用铀矿石中铀反应，所用铀矿石中铀235的含量为的含量为4%，则，则该核电站一年消耗铀矿石多少吨？该核电站一年消耗铀矿石多少吨？252627【答案答案】(1)200.4MeV(2)5.131026MeV2791.8t(3)24t28变式训练变式训练每昼夜消耗每昼夜消耗220g铀铀235的原子能的原子能发电站，如果效率为发电站，如果效率为25%，它能产生的电功，它能产生的电功率为多大？率为多大？(每
16、个铀核裂变时放出的能量是每个铀核裂变时放出的能量是200MeV)29答案：答案：5.2107 W30对粒子的认识对粒子的认识31图图46232图图46333【精讲精析精讲精析】每个夸克均受到其余两个夸每个夸克均受到其余两个夸克的静电力作用，由对称性知上夸克受到静克的静电力作用，由对称性知上夸克受到静电力的合力向下右边下夸克受力如图电力的合力向下右边下夸克受力如图464所示，因所示，因图图46434【答案答案】B35【方法总结方法总结】(1)夸克具有点状结构，可利夸克具有点状结构，可利用库仑定律求出静电力用库仑定律求出静电力(2)求两个力的合力时，可先将较大的力正交求两个力的合力时，可先将较大的力正交分解分解36知能优化训练知能优化训练37本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目点此进入课件目录录按按ESC键退出全屏播键退出全屏播放放谢谢使用谢谢使用