《核力与结合能-重核裂变-核聚变、粒子和宇宙讲义优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核力与结合能-重核裂变-核聚变、粒子和宇宙讲义优秀PPT.ppt（56页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、19.5 核力与结合能核力与结合能？mpmp库仑力库仑力万有引力问题问题2 2：核子靠什么力结合成原子核？：核子靠什么力结合成原子核？问题问题1 1：氦原子核中有两个质子，质子质量为：氦原子核中有两个质子，质子质量为m mp p=1.6710=1.6710-27-27kgkg，带电带电量为元电荷量为元电荷e=1.610e=1.610-19-19C C，原子核的直径的数量级为，原子核的直径的数量级为1010-15-15m m，那么两个质子，那么两个质子之间的库仑斥力与之间的库仑斥力与万有引力万有引力两者相差多少倍两者相差多少倍?一、核力与四种基本相互作用一、核力与四种基本相互作用20世纪初，人们
2、知道自然界存在万有引力和电磁力这两种基本相互作用，请算出相同的距离上，两质子间的电磁力是万有引力的多少倍？质子间的电磁力是万有引力的质子间的电磁力是万有引力的1035倍倍是什么作用使质子在原子核内共存？这种作用力有哪些特点？人们对这种相互作用的相识还有哪些有待完善？原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不行能的。猜想：有第三种力-核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。一、核力与四种基本相互作用一、核力与四种基本相互作用2.核核力力是是短短程程力力。约约在在 10-15m量量级级时时起起作作用用，距距离离大大于于0.810-15m时时为为引引力力,距距离离为为1.
3、510-15m时时核核力力几几乎乎消消逝逝，距离小于距离小于0.810-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。时为斥力，因此核子不会融合在一起。1.核核力力是是四四种种相相互互作作用用中中的的强强相相互互作作用用（强强力力）的的一一种种表表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。3.核核力力具具有有饱饱和和性性。每每个个核核子子只只跟跟相相邻邻的的核核子子发发生生核核力力作作用用，这种性质称之为核力的饱和性。这种性质称之为核力的饱和性。核核力力特特点点4.核核力力具具有有电电荷荷无无关关性性。对对给给定定的的相相对对运运动动状状态态，核核力力与与核核子
4、电荷无关。（子电荷无关。（P79）有待完善？有待完善？有待完善？有待完善？小于小于小于小于0.810-15m0.810-15m时核力的变更规律还不清晰。时核力的变更规律还不清晰。时核力的变更规律还不清晰。时核力的变更规律还不清晰。一、核力与四种基本相互作用一、核力与四种基本相互作用第四种基本相互作用就是弱相互作用，它有何作用？有何特点？弱相互作用是引起原子核发生衰变的缘由,即引起中子质子转变的缘由。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18 m，作用强度比电磁力弱。1.1.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚独领风骚”。是引力使行星绕恒星
5、转动，并且联系着星系团，确定了宇是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，确定了宇宙的现状和将来。宙的现状和将来。四四四四种种种种相相相相互互互互作作作作用用用用3.3.强相互作用强相互作用：在原子核内，强力将在原子核内，强力将核子束缚在一起核子束缚在一起。2.2.电磁力：电磁力：在原子核外，电磁力使电子结合成分子，使分在原子核外，电磁力使电子结合成分子，使分子结合成液体与固体。子结合成液体与固体。电磁力和万有引力都是电磁力和万有引力都是“长程力长程力长程力长程力”，即它们可以作用到无，即它们可以作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小限远的距离，当然距离越远，力就越小4.4.弱相互作用：弱
6、相互作用是引起原子核弱相互作用：弱相互作用是引起原子核衰变的缘由，衰变的缘由，即引起中子质子转变的缘由。弱相互作用也是短程力，即引起中子质子转变的缘由。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为其力程比强力更短，为101018m18m，作用强度则比电磁力小。，作用强度则比电磁力小。物理学有一条理论：叫做简洁才是美。能否将这四条理论物理学有一条理论：叫做简洁才是美。能否将这四条理论统一起来呢？统一起来呢？一、核力与四种基本相互作用一、核力与四种基本相互作用1 1、自然界中稳定核的质子数和中子数有何特点？这个现、自然界中稳定核的质子数和中子数有何特点？这个现、自然界中稳定核的质子数和中子数有何特点
7、？这个现、自然界中稳定核的质子数和中子数有何特点？这个现象如何说明？象如何说明？象如何说明？象如何说明？2 2、若不断增大原子核的中子数，能不断增大原子核吗？、若不断增大原子核的中子数，能不断增大原子核吗？、若不断增大原子核的中子数，能不断增大原子核吗？、若不断增大原子核的中子数，能不断增大原子核吗？为什么？为什么？为什么？为什么？3 3、将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现象？若、将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现象？若、将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现象？若、将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现象？若要把它们分开，须要什么条件？要把它们分开，须要什么条件？要把它们分开
8、，须要什么条件？要把它们分开，须要什么条件？4 4、结合能是原子具有的能量吗？如何理解结合能？、结合能是原子具有的能量吗？如何理解结合能？、结合能是原子具有的能量吗？如何理解结合能？、结合能是原子具有的能量吗？如何理解结合能？5 5、结合能的大小与核子数有关吗？、结合能的大小与核子数有关吗？、结合能的大小与核子数有关吗？、结合能的大小与核子数有关吗？6 6、什么是比结合能？为什么说比结合能越大，原子核中、什么是比结合能？为什么说比结合能越大，原子核中、什么是比结合能？为什么说比结合能越大，原子核中、什么是比结合能？为什么说比结合能越大，原子核中核子结合越坚固、原子越稳定？核子结合越坚固、原子越
9、稳定？核子结合越坚固、原子越稳定？核子结合越坚固、原子越稳定？二、原子核中质子和中子的比例二、原子核中质子和中子的比例稳定的轻核（原子序数小于稳定的轻核（原子序数小于20）的质子数和中）的质子数和中子数有何特点？你能分析其中的缘由吗？子数有何特点？你能分析其中的缘由吗？轻核（原子序数小于20）的质子数和中子数大致相等；对轻核而言，核子数量相对较小，核子间距处于核力作用范围之内，由于核力远大于电磁力，即使质子和中子成对出现，强大的核力也可以将核子紧紧地束缚在原子核的范围之内，形成稳定的原子核。稳定的重核（原子序数大于稳定的重核（原子序数大于20）的质子数和中）的质子数和中子数有何特点？你能分析其
10、中的缘由吗？子数有何特点？你能分析其中的缘由吗？二、原子核中质子和中子的比例二、原子核中质子和中子的比例重核（原子序数大于20）的质子数小于中子数；对于重核而言，核子数量大，核子间距也大，由于核力的饱和性，核力会因为核子间距的变大而大幅度减小，甚至小于电磁力。假如质子和中子再成对出现，原子核不稳定；假如只增加中子，由于中子之间不存在库仑力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以重核内中子数会明显大于质子数。三、结合能三、结合能将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现将一个质子和中子结合在一起，会产生什么现象？若要把它们分开，须要什么条件？象？若要把它们分开，须要什么条件？宏观模型
11、：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运宏观模型：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运宏观模型：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运宏观模型：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能最终撞在一起，动能变成动速度越来越大，引力势能转化为动能最终撞在一起，动能变成动速度越来越大，引力势能转化为动能最终撞在一起，动能变成动速度越来越大，引力势能转化为动能最终撞在一起，动能变成它们的内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价失去了它们的内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价失去了它们的内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价失去
12、了它们的内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价失去了一些能量，假如要把它们分开，还要重新赐予它们这份能量。一些能量，假如要把它们分开，还要重新赐予它们这份能量。一些能量，假如要把它们分开，还要重新赐予它们这份能量。一些能量，假如要把它们分开，还要重新赐予它们这份能量。微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也须要能量，这就是原子核的结合能。须要能量，这就是原子核的结合能。须要能量，这就是原子核的结合能。须要能量
13、，这就是原子核的结合能。类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，类比分析：要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，须要通过碰撞、施加电场、赐予光子等某种途径让它得到须要通过碰撞、施加电场、赐予光子等某种途径让它得到须要通过碰撞、施加电场、赐予光子等某种途径让它得到须要通过碰撞、施加电场、赐予光子等某种途径让它得到13.6eV 13.6eV 13.6eV 13.6eV 的能量。这个能量事实上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常的能量。这个能量事实上
14、就是电子与氢原子核的结合能，不过通常的能量。这个能量事实上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常的能量。这个能量事实上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中 二二 结合能结合能当光子能量等于或当光子能量等于或大于大于2.22MeV时，时，这个反应才会发生这个反应才会发生 一个质子和一个中子一个质子和一个中子结合成氘核，要放出结合成氘核，要放出2.22MeV的能量的能量 结合能：将原子核拆散成单个核子须
15、要吸取的结合能：将原子核拆散成单个核子须要吸取的能量或是将核子结合成原子核所放出的能量能量或是将核子结合成原子核所放出的能量结合能是原子拥有的能量吗？如何理解结合能？结合能是原子拥有的能量吗？如何理解结合能？三、结合能三、结合能 核子结合成原子核时要放出确定能量；原子核子结合成原子核时要放出确定能量；原子核分解成核子时，要吸取同样的能量。这个能量核分解成核子时，要吸取同样的能量。这个能量叫做原子核的结合能。叫做原子核的结合能。结合能不是由于核子结合成原子核而拥有的结合能不是由于核子结合成原子核而拥有的能量，而是为把核子分开而须要的能量。能量，而是为把核子分开而须要的能量。结合能的大小与什么因素
16、有关？结合能的大小与什么因素有关？组成原子核的组成原子核的核子数核子数，组成原子核的，组成原子核的核子核子数越多，结合能越大。数越多，结合能越大。结合能与核子数之比，称做比结合能，也结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得比结合能越大，表示原子核中核子结合得越坚固，原子核越稳定。因为比结合能越大，越坚固，原子核越稳定。因为比结合能越大，将每个核子分开将每个核子分开 所需的能量所需的能量 越大。越大。三、结合能三、结合能什么是比结合能？为什么说比结合能越大，原什么是比结合能？为什么说比结合能越大，原子核中核子结合越坚固、原子越稳定？子核
17、中核子结合越坚固、原子越稳定？7 7、物体的质量和能量有何关系？若一个物体质量减小了、物体的质量和能量有何关系？若一个物体质量减小了、物体的质量和能量有何关系？若一个物体质量减小了、物体的质量和能量有何关系？若一个物体质量减小了mm，那么它的能量减小多少？，那么它的能量减小多少？，那么它的能量减小多少？，那么它的能量减小多少？8、将一个质子和一个中子结合成一个氘核，能量减小了，将一个质子和一个中子结合成一个氘核，能量减小了，将一个质子和一个中子结合成一个氘核，能量减小了，将一个质子和一个中子结合成一个氘核，能量减小了，是否违反了能量守恒定律？为什么？是否违反了能量守恒定律？为什么？是否违反了能
18、量守恒定律？为什么？是否违反了能量守恒定律？为什么？9 9、将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了，、将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了，、将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了，、将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了，是否违反了质量守恒定律？为什么？是否违反了质量守恒定律？为什么？是否违反了质量守恒定律？为什么？是否违反了质量守恒定律？为什么？1010、什么是质量亏损？质量亏损表明什么？、什么是质量亏损？质量亏损表明什么？、什么是质量亏损？质量亏损表明什么？、什么是质量亏损？质量亏损表明什么？1111、若要释放结合能，我们可以怎么做？为什么？、若要释放结
19、合能，我们可以怎么做？为什么？、若要释放结合能，我们可以怎么做？为什么？、若要释放结合能，我们可以怎么做？为什么？四、质量亏损四、质量亏损物体的物体的质量和能量有何关系？若一个物体质量有何关系？若一个物体质量减小了减小了m，那么它的能量减小多少？，那么它的能量减小多少？爱因斯坦的质能方程：爱因斯坦的质能方程：E Emc2mc2，能量变更能量变更 E=mc2E=mc2四、质量亏损四、质量亏损已知中子的质量已知中子的质量 mn=1.674910-27kg，质子的，质子的质量为质量为 mp=1.672610-27kg，氘核的质量，氘核的质量mD=3.343610-27kg。将一个质子和一个中子结合。
20、将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了多少？能量减小了多少成一个氘核，质量减小了多少？能量减小了多少？氘核的结合能是多少？比结合能是多少？氘核的结合能是多少？比结合能是多少？质量减小量质量减小量:m=(mp+mn)-mD=0.003910-27kg；能量减小量能量减小量:E=m c2=3.5110-13J=2.19106eV；结合能结合能:E=m c2=2.19MeV；比结合能为比结合能为:E/n=E/2=1.10MeV。四、质量亏损四、质量亏损将一个质子和一个中子结合成一个氘核，能量减小了，是否违反了能量守恒定律？为什么？没有违反能量守恒定律；没有违反能量守恒定律；减小的这部分减小的
21、这部分能量以能量以光子释放出去。光子释放出去。将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了，是否违反了质量守恒定律？为什么？没有违反质量守恒定律；没有违反质量守恒定律；减小的那部分质减小的那部分质量量等于等于光子的动质量。光子的动质量。什么是什么是质量亏损质量亏损？质量亏损？质量亏损表明表明什么？什么？四、质量亏损四、质量亏损 原子原子原子原子核的质量核的质量核的质量核的质量小于小于小于小于组成它的组成它的组成它的组成它的核子的质量之和核子的质量之和核子的质量之和核子的质量之和，这个，这个，这个，这个现象称为现象称为现象称为现象称为质量亏损质量亏损质量亏损质量亏损。质量亏损。质量亏损。质量亏
22、损。质量亏损表明表明表明表明，的确，的确，的确，的确存在存在存在存在着原子着原子着原子着原子核的核的核的核的结合能结合能结合能结合能。如右图，哪些原子如右图，哪些原子核最稳定，为什么？核最稳定，为什么？中等大小的核最稳定中等大小的核最稳定中等大小的核最稳定中等大小的核最稳定，因为这些核的因为这些核的因为这些核的因为这些核的比结合能最比结合能最比结合能最比结合能最大大大大（平均每个核子的质量平均每个核子的质量平均每个核子的质量平均每个核子的质量亏损最大亏损最大亏损最大亏损最大）。）。）。）。四、质量亏损四、质量亏损若要若要释放结合能释放结合能，我们可以，我们可以怎么做怎么做？为什么？为什么？使较
23、重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等质量的核；因为使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，即核子将发生新的质量亏损，释放新的核能。核子平均质量核子的平均质量与原子序数之间的关系核子的平均质量与原子序数之间的关系 目标检测目标检测1、以下关于核力的说法正确的是、以下关于核力的说法正确的是 （）A、核力存在于任何核子之间、核力存在于任何核子之间B、核力只存在于相邻的核子之间、核力只存在于相邻的核子之间C、核力与万有引力性质相同、核力与万有引力性质相同D、核力是一种短程的强作用力、核力是一种短程的强作用力B、D考查点：核力的性质考查点：核
24、力的性质 目标检测目标检测2、联合国将、联合国将2005年定为年定为“国际物理年国际物理年”，以纪，以纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献。对于爱因斯念爱因斯坦对物理学的巨大贡献。对于爱因斯坦提出的质能方程坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中正确的，下列说法中正确的是（是（)A、E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正表明物体具有的能量与其质量成正比比B、E=mc2中的中的E表示发生核反应过程中释放的表示发生核反应过程中释放的核能核能C、依据依据E=mc2 可以计算核反应中释放的可以计算核反应中释放的核能核能D、E=mc2 表示发生的质量亏损表示发生的质量亏损 m转变转变成为能量成为能量 E释放出
25、来释放出来A、C3、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，、当氘核和氚核聚合成氦核时会释放大量能量，设氘核的质量为设氘核的质量为m1，氚核的质量为，氚核的质量为m2，氦核的，氦核的质量为质量为m3,中子的质量为中子的质量为m4,则反应过程中释放则反应过程中释放的能量为：的能量为：（）目标检测目标检测A、C、D、B、C核反应方程为：核反应方程为：目标检测（拓展）目标检测（拓展）4、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为质量分别为m m1 1、m m2 2、m m3
26、3，普朗克常数为，普朗克常数为h h，真空中，真空中的光速为的光速为c c，下列说法正确的是，下列说法正确的是（）A A、核反应方程是、核反应方程是D、光子的波长光子的波长C、辐射出的、辐射出的光子的能量光子的能量 E=（m3-m1-m2)c2B、聚变反应中的质量亏损、聚变反应中的质量亏损m=m1+m2-m3B 小结小结1、核子之间的强相互作用力叫、核子之间的强相互作用力叫_。主要特。主要特点是点是_,_.2、当核子结合成原子核时要、当核子结合成原子核时要_(“吸取吸取”或或“放出放出”)确定的能量，原子核分解成核子时，要确定的能量，原子核分解成核子时，要_(“吸取吸取”或或“放出放出”)同样
27、的能量，这个同样的能量，这个能量叫做原子核的结合能。能量叫做原子核的结合能。3、结合能与核子数之比称、结合能与核子数之比称_,平均结合平均结合能能_(“越大越大”“越小越小”)表示原子核中核子表示原子核中核子结合得越坚固，原子核越稳定。结合得越坚固，原子核越稳定。4、求解原子核的结合能的方法是：、求解原子核的结合能的方法是：核力核力短程力短程力强相互作用（强力）强相互作用（强力）吸取吸取放出放出平均结合能平均结合能越大越大19.6 重核的裂变核反应核反应核反应核反应原子核 在核物理学中，在核物理学中，原子核在其他粒子原子核在其他粒子的轰击下产生新原的轰击下产生新原子核的过程，称为子核的过程，称
28、为核反应核反应 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做能的反应叫做能的反应叫做能的反应叫做裂变裂变裂变裂变把轻核结合成质量较大的核，把轻核结合成质量较大的核，把轻核结合成质量较大的核，把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做释放出核能的反映叫做释放出核能的反映叫做释放出核能的反映叫做聚变聚变聚变聚变一、裂变一、裂变聚变裂变1939193919391939年年年年12121212月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特月，德国物理
29、学家哈恩和他的助手斯特月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发觉，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂拉斯曼发觉，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂拉斯曼发觉，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂拉斯曼发觉，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：反应方程是：反应方程是：反应
30、方程是：铀核的裂变铀核的裂变铀核的裂变铀核的裂变+裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能量为释放出的能量为释放出的能量为释放出的能量为1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代接由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代接着下去的过程
31、，叫做核裂变的链式反应着下去的过程，叫做核裂变的链式反应链式反应链式反应使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它的的临界体积临界体积，相应的质量叫做，相应的质量叫做临界质量临界质量。用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是引起了其他铀核的裂变，也就是引起了其他铀核的裂变，也就是引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应链式反应链式反应链式反应原子弹原子弹原子弹中国第一颗原子弹爆炸
32、蘑菇云发展图解决能源危机根本途径核能 可开发的核裂变燃料资源可运用上千年。核聚变资源可运用几亿年。二、核电站二、核电站水泥防护层水泥防护层控制棒控制棒镉棒镉棒燃料棒燃料棒铀棒铀棒减速剂减速剂链式反应的应用核电站慢中子反应堆二、核电站二、核电站核能核能-解决能源危机的根本途径解决能源危机的根本途径核发电量占总发电比例最多的核发电量占总发电比例最多的核发电量占总发电比例最多的核发电量占总发电比例最多的10101010个国家是：个国家是：个国家是：个国家是：法国法国法国法国 75%75%75%75%立陶宛立陶宛立陶宛立陶宛 73.1%73.1%73.1%73.1%比利时比利时比利时比利时 57.7%
33、57.7%57.7%57.7%保加利亚保加利亚保加利亚保加利亚 47.1%47.1%47.1%47.1%斯洛伐克斯洛伐克斯洛伐克斯洛伐克 47%47%47%47%瑞典瑞典瑞典瑞典 46.8%46.8%46.8%46.8%乌克兰乌克兰乌克兰乌克兰 43.8%43.8%43.8%43.8%韩国韩国韩国韩国 42.8%42.8%42.8%42.8%匈牙利匈牙利匈牙利匈牙利 38.3%38.3%38.3%38.3%亚美尼亚亚美尼亚亚美尼亚亚美尼亚 36.4%36.4%36.4%36.4%世界核能发电占全部电量世界核能发电占全部电量1/41/4 核电站核电站秦山核电站秦山核电站核电站核电站大亚湾核电站大
34、亚湾核电站核燃料铀235第七节第七节核核 聚聚 变变复习：复习：1.核裂变、链式反应的概念？核裂变、链式反应的概念？链式反应的条件？链式反应的条件？2.什么是核反应堆？它由哪些组成？各自作用是什什么是核反应堆？它由哪些组成？各自作用是什么？核电站概念？么？核电站概念？铀核裂变的两种常见方式？铀核裂变的两种常见方式？人为限制链式反应的速度，使得核能依据人们的须要人为限制链式反应的速度，使得核能依据人们的须要平缓地释放出来平缓地释放出来-核反应堆。核反应堆。核反应堆是可以进行核裂变链式反应，并对其输出功率能够平安地进行限制的装置 核电站，它是将核反应堆所产生的热能引出到外部，它是将核反应堆所产生的
35、热能引出到外部，并且高效率地将热能转换成电能的设备。并且高效率地将热能转换成电能的设备。核子平均质量核子的平均质量与原子序数之间的关系核子的平均质量与原子序数之间的关系裂变裂变聚变聚变在消耗相同质量的核燃料时，聚变比裂变能在消耗相同质量的核燃料时，聚变比裂变能释放更多的能量释放更多的能量一、核聚变一、核聚变1.概念：概念：轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应例如：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核（同例如：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核（同时放出一个中子）时，释放时放出一个中子）时，释放17.6MeV17.6MeV的能量，平的能量，平均每个核子放出的
36、能量在均每个核子放出的能量在3MeV3MeV以上，比裂变反应以上，比裂变反应中平均每个核子释放的能量大中平均每个核子释放的能量大3 34 4倍这时的核倍这时的核反应方程式是：反应方程式是：轻核的聚变轻核的聚变:如何能使轻核发生聚变呢如何能使轻核发生聚变呢1、必需让轻核的距离特别接近、必需让轻核的距离特别接近2、必需让轻核具有很大的动能、必需让轻核具有很大的动能须要克服极大的库仑斥力须要克服极大的库仑斥力如何能使轻核具有很大的动能呢？可以将轻核加热到很高的温度当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，猛当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，猛烈的热运动使得一部分原子核已经具有足够烈的热运动使得一部分原子
37、核已经具有足够的动能，可以克服相互之间的库仑斥力，在的动能，可以克服相互之间的库仑斥力，在碰撞时发生聚变因此，聚变反应又叫热核碰撞时发生聚变因此，聚变反应又叫热核反应反应目前，目前，热核反应热核反应主要用在核武器上主要用在核武器上氢弹氢弹氢弹原理图氢弹原理图太阳是一个巨大的热核反应堆太阳是一个巨大的热核反应堆二、受控热核反应二、受控热核反应（1）轻核聚变产能效率高）轻核聚变产能效率高1.聚变与裂变相比的优点：聚变与裂变相比的优点：相同的核燃料释放的能量多相同的核燃料释放的能量多（2）地球上聚变燃料的储量丰富）地球上聚变燃料的储量丰富（3）轻核聚变更平安、清洁）轻核聚变更平安、清洁（4）反应中放
38、射物质的处理较易反应中放射物质的处理较易2.实现核聚变的难点：实现核聚变的难点：、热核反应的的点火温度很高；、热核反应的的点火温度很高；、如何约束聚变所需的燃料；、如何约束聚变所需的燃料；磁约束磁约束目前，解决这些难题的目前，解决这些难题的途径之一是利用是利用等离子体 当用强大的电流向核聚变燃料氘（气体）放电时，就能产生几千万甚至上亿摄氏度的高温，同时使氘原子分别成带正电的和带负电的粒子，从而形成了“等离子体”用强磁场能够促使高温下的带电粒子会聚成细柱状而用强磁场能够促使高温下的带电粒子会聚成细柱状而不飞散，这样就能依据须要来限制核聚变反应的速度不飞散，这样就能依据须要来限制核聚变反应的速度
39、惯性约束惯性约束将具有巨大能量的激光用透镜形成一个微小的焦斑，将具有巨大能量的激光用透镜形成一个微小的焦斑，这样就能产生极高的温度，利用这一高温，可使处在这样就能产生极高的温度，利用这一高温，可使处在焦斑处的液态氘渐渐地向四周形成聚变反应。焦斑处的液态氘渐渐地向四周形成聚变反应。磁约束与托卡马克核聚变装置惯性约束与激光核聚变惯性约束与激光核聚变 激光核聚变。它是在一个直径约激光核聚变。它是在一个直径约100微米微米的小球内充以高压的氘一氚混合气体（或结的小球内充以高压的氘一氚混合气体（或结冰的固体），称靶丸，然后用强功率的激光冰的固体），称靶丸，然后用强功率的激光束匀整地从四面八方照射小靶丸，
40、靶丸中的束匀整地从四面八方照射小靶丸，靶丸中的核燃料吸取激光的能量形成等离子体，这些核燃料吸取激光的能量形成等离子体，这些等离子体因其惯性，在还来不及飞散开的极等离子体因其惯性，在还来不及飞散开的极短时间内，向内压缩到很高密度（液体密度短时间内，向内压缩到很高密度（液体密度的一千到一万倍）和加热到很高温度，因而的一千到一万倍）和加热到很高温度，因而产生热核聚变反应。这种聚变方法就称为激产生热核聚变反应。这种聚变方法就称为激光核聚变或激光光核聚变或激光“聚爆聚爆”。它的特点是靠自它的特点是靠自身的惯性来约束的。身的惯性来约束的。再创建一个太阳！反应堆解决能源问题是当今社会的一个最急迫的问题，而最
41、让人注目的就是-热核反应第八节第八节粒粒 子子 和和 宇宇 宙宙一、一、“基本粒子基本粒子”不基本不基本二、发觉新粒子二、发觉新粒子19321932年发觉了正电子年发觉了正电子19371937年发觉了年发觉了子子19471947年发觉了年发觉了K K介子和介子和介子介子超子超子三、反粒子：三、反粒子：质量相同而电荷及其他一些物理性质量相同而电荷及其他一些物理性质相反两个粒子。质相反两个粒子。例如：电子的反粒子例如：电子的反粒子正电子正电子质子的反粒子质子的反粒子反质子反质子1.1.数以百计的新发觉的粒子都不是由质子中子电子组成的数以百计的新发觉的粒子都不是由质子中子电子组成的2.2.质子中子等
42、等本身也是复合粒子，有着困难结构。质子中子等等本身也是复合粒子，有着困难结构。四、粒子分类：四、粒子分类：（粒子与各种相互作用关系）（粒子与各种相互作用关系）强子：强子：轻子：轻子：媒介子：媒介子：参与强相互作用的粒子参与强相互作用的粒子不参与强相互作用的粒子不参与强相互作用的粒子传递各种相互作用的粒子传递各种相互作用的粒子五、夸克模型五、夸克模型（阅读课本）（阅读课本）六、宇宙的演化六、宇宙的演化（阅读课本）（阅读课本）七、恒星的演化七、恒星的演化（阅读课本）（阅读课本）介子介子重子重子电子、电子中微子子、子中微子子、子中微子光子、中间玻色子、光子、中间玻色子、胶子胶子人有了学问，就会具备各种分析实力，明辨是非的实力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富学问，培育逻辑思维实力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培育文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的学问面。有很多书籍还能培育我们的道德情操，给我们巨大的精神力气，鼓舞我们前进。