高中物理第三章原子核3.6核聚变3.7粒子物理学简介课件教科版选修
高中物理第三章原子核3.4原子核的结合能课件教科版选修
【例1】 下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有 ()
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出 的能量称为结合能 B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一 定越大 C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结 合能都大 D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大 答案 D
子数为 2，所以平均结合能为Q2 .
三、平均结合能曲线 由原子核的平均结合能曲线可以看出：第一，平均结合能 越 大 ，取出一个核子就越困难，核就越稳定，平均结合能 是原子核 稳定 程度的量度；第二，曲线中间高两头低，说 明 中等质量 的原子核的平均结合能最大，近似于一个常 数，表明 中等质量 的核最稳定；第三，质量较大的重核和 质量 较小的轻核平均结合能都较小，且轻核的平均结合能 还有些起伏．
借题发挥 结合能、平均结合能的对比理解 (1)核子结合成原子核时一定释放能量，原子核分开成核子时 一定吸收能量．吸收或释放的能量越大，表明原子核的结合 能越大． (2)平均结合能为结合能与核子数的比值，平均结合能越大表 明原子核越稳定．一般情况下，中等质量的原子核比轻核和 重核的平均结合能大．
针对训练 1 一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，
预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中
问题1 问题2 问题3
一、结合能与平均结合能的理解 1．平均结合能曲线：不同原子核的平均结合能随质量数变
化图线如图1所示．
图1 从图中可看出，中等质量原子核的平均结合能量大，轻 核和重核的平均结合能都比中等质量的原子核要小．
2．当平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大的原 子核时会释放核能．
高中物理第3章原子核1原子核的组成与核力课件教科版选修3-5
原子核的“数”与“量”辨析 1．核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是 相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子 数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量． 2．原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同．原子核内质 子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．
核力
[先填空] 1．核力 原子核内 核子之间的相互作用力． 2．核力的特征 (1)核力是强力，在原子核内，核力比库仑力大得多． (2)核力是短程力，当两核子中心相距大于核子本身线度时，核力几乎完全 消失．
(3)核力与电荷 无关，质子与质子，质子与中子，以及中子与中子之间的核 力是相等的．
3．原子核的稳定性 质子数越多的原子核，就需要有更多的中子来维持核的稳定，在大而稳定 的原子核中，中子的数量多于质子．
知
知
识
识
点
点
一
三
1．原子核的组成与核力
知 识 点 二
学 业 分 层 测
评
原子核的组成
[先填空] 1．质子的发现(如图 3-1-1 所示)
质子
质子
图 3-1-1
2．中子的发现(如图 3-1-2 所示)
中子
中子
图 3-1-2
原子核Leabharlann 3．原子核的组成 由质子和中子组成，它们统称为核子． 4．原子核的符号
1核力是强力，只存在于相邻核子之间. 2核力的存在与核子是否带电及电性无关. 3原子核的稳定性与核力和库仑力的大小关系有关.
高中物理 第三章 原子核 第1节 原子核的组成与核力课件 教科版选修3-5.ppt
工的办法使原子核发生转变）
现中子的核反应）
２、 粒子轰击氮的核实验 （发现质子的核反应）
174N4 2H e187 O1 1H
9 4B e4 2H e162 C0 1n
４、原子核由质子和中子 （统称为核子）组成
５、使核子结合在一起的力 是短程强相互作用力，也称为 核力。
13
原子核的组成与核力
1
１９１９年卢瑟福完成了用α粒子轰击氮原子核的人工核实验，实验装置示意如图。
Ｔ
Ｔ
C
SM
A
F
Ａ：放射性物质 Ｃ：容器 Ｔ：阀门
Ｆ：铝箔
Ｓ：荧光屏 Ｍ：显微镜
2
• 实验步骤及结果： • １、适当选择铝箔的厚度，使荧光屏恰好
不出现闪光 • ２、然后充入氮气,荧光屏出现了闪光
3
• 从实验结果可知，充入氮气后产生了穿透能力 比α粒子更强的新的粒子，这种粒子可以穿透铝箔， 打在荧光屏上，出现了闪光。
钋Ｐo
铍Ｂｅ
石蜡
α粒子
不可见粒子
质子
α粒子轰击铍产生的不可见粒子是什么？
8
查德威克对实 验结果的分析
钋
铍Ｂｅ
石蜡
α
不可见
质子
粒子
查德威克用碰撞中的动
量守恒和能量守恒分析得到
不可见粒子是质量与质子几
乎相等的、不带电的粒子，
它正是卢瑟福预见的中子。
中子的质量数与质子的相等，
都是1，中子不带电，其电荷
数为零。物理学中用符号 表示中子。
• 这些实验表明，由于从不同元素的原子 核中都能打出质子来，因此质子应该是原 子核的组成部分。
• 原子核只由质子组成吗？
5
•想 一 想 • 由于原子核的质量大体上是质子质量的
物理教科版选修3-5课件：第3章 原子核 1
子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的
整数倍，这个倍数叫做原子核的 质量数 .
原子核的质量数＝质子数Z＋ 中子数N (4) A Z X------ 元素符号 核电荷数＝原子核的 质子数 ，即元素的原子序数 4.同位素 具有相同的 质子数 而 中子数 不同的原子核，在元素周期表中处于同一
(3)核力与电荷有关，质子与质子、质子与中子之间的核力是不相等的. ( × ) (4)只要原子核中的质子数与中子数相等，原子核就可以无限地增大. ( × )
三、核反应 知识梳理
1.核反应：用 一定能量 的粒子轰击原子核，改变了核的结构，我们把这
样的过程叫做核反应.
2.核反应的实质：以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击
数.( √ )
(3)同位素具有不同的化学性质.( × )
(4)原子核内的核子数与它的核电荷数不可能相等.( × )
二、核力
导学探究
1.试估算两个质子之间的万有引力和库仑力的大小 .假设质子间的距离为 0.8×10 － 15 m ，质子的质量大约是电子的 1 836 倍，已知电子质量约为 9.1×10－28 g，引力常量为G＝6.7×10－11 m3· kg－1· s－2，静电力常量k＝ 9.0×109 N· m2· C－2，基本电荷e＝1.6×10－19 C.万有引力能将核子聚集在 一起吗？
第三章
1 原子核的组成与核力
学习目标 1.知道原子核的组成，学会正确书写原子核的符号. 2.了解质子和中子的发现过程. 3.掌握核反应方程的特点，学会书写核反应方程．
内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究
一、原子核的组成
知识梳理
高中物理第3章5核裂变课件教科选修35教科高二选修35物理课件
第三十五页，共四十七页。
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2．(多选)山东荣成石岛湾核电站总装机规模 400 万千瓦．核电 站与火电站相比较，其优势在于( )
A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量 B．就储能来说，地球上核燃料资源远多于煤炭 C．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站 D．核电站比火电站更容易建造
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合作探究 攻重难
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对铀核裂变和链式反应(liàn shì fǎn yìng)的分析
1．铀核的裂变和裂变方程 (1)核子受激发：当中子进入铀 235 后，便形成了处于激发状态
(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原 子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出 2 或 3 个中子， 这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，
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3．(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是( ) A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能 B．镉棒的作用是控制反应堆的功率 C．铀棒的作用是控制反应堆的功率 D．石墨的作用是吸收中子
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AB [铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故 A 正确；镉棒吸收 中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反 应堆功率，故 B 正确，C 错误；慢中子最容易引发铀核裂变，所以 在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故 D 错误．]
释放出越来越多的核能．
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(3)常见的裂变方程 ①23952U＋10n―→13594Xe＋9358Sr＋210n. ②23952U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋310n.
高中物理 第3章 原子核 6 核聚变 7 粒子物理学简介(选学)教师用书 教科版选修3-5
6.核聚变7．粒子物理学简介(选学)学习目标知识脉络1.知道聚变反应，关注受控聚变反应研究的进展.2.通过核能的利用，思考科学技术与社会进步的关系.3.初步了解粒子物理学的基础知识.4.了解、感受科学发展过程中蕴藏着的科学和人文精神.核聚变[先填空]1．定义：把轻原子核聚合成较重原子核的反应称为聚变反应，简称核聚变．2．热核反应(1)举例：一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核的核反应方程：21H＋31H―→42He＋10n＋17.60 MeV(2)反应条件①轻核的距离要达到10－15 m以内．②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应．(3)优点①轻核聚变产能效率高．②地球上聚变燃料的储量丰富．③轻核聚变更为安全、清洁．3．可控核聚变反应研究的进展(1)把受控聚变情况下释放能量的装置，称为聚变反应堆，20世纪下半叶，聚变能的研究取得重大进展．(2)核聚变的约束方法：磁约束和惯性约束，托卡马克采用的是磁约束方式．(3)核聚变是一种安全，不产生放射性物质、原料成本低的能源，是人类未来能源的希望．3．恒星演化中的核反应(1)现阶段，供太阳发生核聚变过程的燃料是氢．(2)大约50亿年后，太阳的核心的核聚变过程是：42He＋42He→84Be，42He＋84Be→12 6C.[再判断]1．核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些．(×)2．轻核的聚变只要达到临界质量就可以发生．(×)3．现在地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部的聚变反应．(√)[后思考]1．核聚变为什么需要几百万度的高温？【提示】要使轻核发生聚变就必须使它们间的距离达到核力发生作用的距离，而核力是短程力，作用距离在10－15m，在这个距离上时，质子间的库仑斥力非常大，为了克服库仑斥力就需要原子核具有非常大的动能才会撞到一起，当温度达到几百万度时，原子核就可以具有这样大的动能．2．受控核聚变中磁约束的原理是什么？【提示】原子核带有正电，垂直磁场方向射入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，绕着一个中心不断旋转而不飞散开，达到约束原子核的作用．3．恒星是如何形成的？它在哪个阶段停留的时间最长？【提示】宇宙尘埃在外界影响下聚集，某些区域在万有引力作用下开始向内收缩，密度不断增加，形成星云团，星云团进一步凝聚使得引力势能转化为内能，温度升高．当温度上升到一定程度时就开始发光，形成恒星．恒星在辐射产生向外的压力和引力产生的收缩压力平衡阶段停留时间最长．1．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，这要克服电荷间强大的斥力作用，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，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温．2．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．3．核聚变的特点(1)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．(2)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．(3)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．4．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．5．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倍核废料处理难聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多度原料的蕴藏量核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7%主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富.1 L海水中大约有0.03 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L汽油相当可控性速度比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能目前，除氢弹以外，人们还不能控制它1．下列关于聚变的说法中正确的是( )A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D．自然界中不存在天然的热核反应E．轻核聚变易控制，目前世界上的核电站多数是利用核聚变反应释放核能【解析】轻核聚变时，必须使轻核之间距离达到10－15m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确，E错误；在太阳内部或其他恒星内部都进行着热核反应，D错误．【答案】ABC2．如图361所示，托卡马克(Tokamak) 是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnit(磁)的头两个字母以及katushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词．根据以上信息，下述判断中可能正确的是( )图361A ．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似B ．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C ．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同D ．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地进行E ．这种装置是利用电场来约束带电粒子的【解析】 聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A 正确；线圈通电时产生磁场，带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用不飞出，故B 正确，E 错误；核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，故C 错误；该装置使人们可以在实验中控制反应速度，平稳释放核能，故D 正确．【答案】 ABD3．氘核(21H)和氚核(31H)结合成氦核(42He)的核反应方程如下：21H ＋31H →42He ＋10n ＋17.6MeV(1)这个核反应称为________．(2)要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文．式中17.6 MeV 是核反应中________(选填“放出”或“吸收”)的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量________(选填“增加”或“减少”)了________kg(保留一位有效数字)．【解析】 在轻核聚变反应中，由于质量亏损，放出核能，由ΔE ＝Δmc 2，可以求得Δm ＝ΔEc2≈3×10－29 kg.【答案】 (1)核聚变 (2)放出 减少 3×10－291核聚变反应和一般的核反应一样，也遵循电荷数和质量数守恒，这是书写核反应方程式的重要依据.2核能的计算关键是要求出核反应过程中的质量亏损，然后代入ΔE ＝Δmc 2进行计算.粒子物理学简介[先填空]1．基本粒子(1)1897年汤姆孙发现了电子后，人们又陆续发现了质子、中子，认为电子、中子、质子是组成物质的基本粒子．(2)1932年，安德森发现了正电子，它的质量、电荷量与电子相同，电荷符号与电子相反，它被称为电子的反粒子，正电子也成为了基本粒子．2．基本粒子的分类按粒子参与相互作用的性质把粒子分为三类：它们分别是：媒介子、轻子、强子．3．加速器粒子加速器是用人工方法产生高速粒子的设备，按加速粒子的路径大致分为两类：一类是直线加速器，带电粒子沿直线运动；一类是回旋加速器，带电粒子沿圆弧运动，并反复加速．能够实现两束相对运动的粒子对接的设备叫做对撞机．[再判断]1．质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子．(×)2．质子和反质子的电量相同，电性相反．(√)3．按照夸克模型，电子所带电荷不再是电荷的最小单元．(√)4．回旋加速器加速带电粒子时，高频电源的频率应等于回旋粒子的频率．(√)[后思考]1．为什么说基本粒子不基本？【提示】一方面是因为这些原来被认为不可再分的粒子还有自己的复杂结构，另一方面是因为新发现的很多种新粒子都不是由原来认为的那些基本粒子组成的．2．北京正负电子对撞机于1988年10月完成建设，成功实现正负电子对撞，你了解对撞机的工作原理吗？它有什么作用？【提示】对撞机的工作原理是粒子先在同步加速器中加速，然后射入对撞机．在对撞机里两束粒子流反方向回旋，并进一步加速，在轨道交叉的地方相互碰撞．对撞机的出现，大大提高了有效作用能，因此它在高能物质实验中起着日益显著的作用．近年来，在粒子物质中的一系列重大发现和研究成果，几乎都是在对撞机上获得的．1．新粒子的发现及特点发现时间1932年1937年1947年20世纪60年代后新粒子反粒子μ子K介子与π介子超子基本特点质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反比质子的质量小质量介于电子与核子之间其质量比质子大分类参与的相互作用发现的粒子备注媒介子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用轻子不参与强相互作用电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未发现内部结构强子参与强相互作用质子、中子、介子、超子强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又可分为介子和重子夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷是电子或质子所带电荷的23或13.每种夸克都有对应的反夸克．4．两点提醒(1)质子是最早发现的强子，电子是最早发现的轻子，τ子的质量比核子的质量大，但力的性质决定了它属于轻子．(2)粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，它们相遇时会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．4．关于粒子，下列说法正确的是( )A ．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B ．强子中也有不带电的粒子C ．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D ．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位E ．超子的质量比质子的质量还大【解析】 由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A 错误，B 正确；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋23e 和－e3，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C错误，D 正确，超子属于强子，其质量比质子质量还大些，E 正确．【答案】 BDE5．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H 的核反应，间接地证实了中微子的存在.【导学号：11010053】(1)中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子(10n)和正电子(01e)，即：中微子＋11H→10n＋01e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即01e＋0－1e→2γ已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是什么？【解析】(1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0.(2)产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则E＝Δmc2，故一个光子的能量为E2，代入数据得E2＝8.2×10－14J．正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故只有产生2个光子，此过程才遵循动量守恒定律．【答案】0和0 8.2×10－14 J 见解析对核反应中新生成粒子的认识新生成的粒子和实物粒子一样，它们之间发生相互作用时，同样遵循动量守恒定律等力学规律．。
高中物理第3章原子核4原子核的结合能课件教科版选修3-5
知 识 点 一
学
业
4.原子核的结合能
分
层
测
评
知 识 点 二
原子核的结合能及其计算
[先填空] 1．结合能 核子结合成原子核所释放的能量． 2．质能关系式： (1)物体的能量与其质量的关系式 E＝mc2. (2)能量计算 ΔE＝Δmc2.
Байду номын сангаас
3．质量亏损 核反应中的 质量减少称为质量亏损．
[再判断] 1．原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(×) 2．质量亏损是因为这部分质量转化为能量．(×) 3．质能方程 E＝mc2 表明了质量与能量间的一种对应关系．(√)
核能的两种单位 两 种 方 法 计 算 的 核 能 的 单 位 分 别 为 “J” 和 “MeV” ， 1 MeV ＝ 1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J.
比结合能
[先填空] 1．比结合能 原子核的结合能 ΔE 除以核子数A ，ΔAE称为原子核的比结合能 ，又叫平 均结合能．
2．核聚变和核裂变 (1)核聚变：两个轻核结合成 较重的单个原子核时会释放能量，这样的过程 叫核聚变．两个氘核的聚变：21H＋21H→21He. (2)核裂变：一个重核分裂为两个(或多个中) 等质量的核时释放出能量，这样 的过程叫核裂变．
对比结合能曲线的理解 由曲线可知中等质量的核的比结合能最大，核最稳定．质量较大的重核裂 变成中等质量的核要释放能量，质量较小的轻核聚变时也要释放能量．
高二物理选修课件第章原子核
在原子核中，量子力学和相对论的结合可以解释原子核的稳定性、放射性衰变、核反应等 现象。
超导材料在粒子物理中应用
超导材料特性
01
超导材料是指在低温下电阻为零的材料，具有完全抗磁性、高
载流能力等特性。
超导材料在粒子加速器中应用
02
粒子加速器是研究粒子物理的重要工具，超导材料的高载流能
力使得粒子加速器能够实现更高的能量和更精确的测量。
超导材料在粒子探测器中应用
03
粒子探测器是用于探测和测量粒子的装置，超导材料的完全抗
磁性可以提高粒子探测器的灵敏度和分辨率。
暗物质和暗能量研究进展
暗物质和暗能量概念
暗物质和暗能量是宇宙学中的两个重要概念，分别指不发光且与常规物质相互作用极弱 的物质和推动宇宙加速膨胀的神秘力量。
聚变反应条件及产物
聚变反应条件
轻核（如氢的同位素氘和氚）在高温高压条件下聚合成较重的核，同时释放大量 能量。
聚变产物
聚变产生的较重核通常是稳定的，不会进一步衰变。同时，聚变反应释放的能量 远大于裂变反应。
裂变和聚变在能源领域应用
裂变在能源领域应用
目前核电站主要利用铀235的裂变反 应产生能量，通过控制反应速率实现 稳定发电。
粒子加速器类型
根据加速粒子的种类和加速原理的不同，粒子加速器可分为线性加速器、回旋加速器、同步加速器等多种类型。 其中，大型强子对撞机（LHC）是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器。
粒子探测技术简介
粒子探测器的原理
粒子探测器是用于检测、测量和分析高能粒子的装置。其基本原理是利用粒子与物质相互作用所产生 的各种效应，如电离、激发、散射、吸收等，来探测和识别粒子。
高中物理第三章原子核3.6核聚变课件教科版选修35
答案:(1)
(2)6.24MeV
【过关训练】
氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量,
该反应方程为:
2 1
H
13
H
24
He x
,式中x是某种粒子。
已知:
2 1
H、13H、42He
和粒子x的质量分别为2.014
1
u、
3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u;1 u= 931.5 MeV 。
知识点一、核聚变与恒星的演化 思考探究: 如图是1967年6月17日,我国第一颗氢弹 爆炸成功的图片资料,请思考以下问题: (1)氢弹的威力相比原子弹的威力哪一个大? (2)氢弹爆炸过程中的核反应是如何进行的?
【归纳总结】
1.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。
【解析】(1)聚变方程
1 1
H
210n
13
H。
(2)质量亏损Δm=mH+2mn-
m=(1.0073+2×1.0087-
3.0180)u=0.0067u,释放的核能
ΔE=Δmc2=0.0067×931.5Me6V.2≈4 6.24MeV。
3
(3)平均每11个H核 2子10n 放13出H的能量为 MeV=2.08MeV.
撞上,发生聚变的概率非常小,(1)错。 (2)托卡马克是用电磁感应产生的大电流对等离子进行 加热,从而实现等离子体核燃料的“点火”,(2)对。 (3)目前,受控热核聚变还处在研究阶段,(3)错。
三、恒星演化中的核反应 1.引力坍缩:由于物质间_相__互__吸__引__而聚集到一起的 现象。 2.供太阳发生核聚变过程的燃料是_氢__。太阳内部核 聚变的反应方程式为_12_H__13_H____24 _H_e__10_n_。
2017年选修3-5物理第3章原子核ppt课件(教科版7份)(3)
1．下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( ) A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用 B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用 C．利用射线改良品种是因为射线可使 DNA 发生变异 D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子 E．放射性同位素的半衰期是相同的
知 识 点 一
学ห้องสมุดไป่ตู้
3.放射性的应用、危害与防护
业 分
层
测
评
知
识
点
二
学习目标 1.知道三种射线的特性及应用，知道放射 性同位素，在工、农业及医学领域的应 用．(重点、难点) 2．知道放射性对人类和自然产生的严重 危害，了解防护放射性危害的措施．(重 点)
知识脉络
放射性的应用
[先填空] 1．利用射线的特性 (1)利用 α 射线的电离作用很强，用以消除(中和)因摩擦积累的静电． (2)利用 β 射线穿过薄物或经过薄物反射时，由透射或反射的衰减程度来测 定薄物的厚度和密度． (3)利用 γ 射线的穿透能力可以进行金属探伤，还可利用 γ 射线进行培育优 良品种、放射治疗等．
可是有一回，我下班回家，母亲不见了。我找遍了整个校园，不见她的拐杖，也没听见那熟悉的叨唠声。我走出校门，看见母亲了。她坐在路边，正在揉着那条萎缩的腿脚。我很生气，大声地凶她：“谁叫你出来的？再摔一次怎么办？碰着车了怎么办？走丢了怎么办？” 母亲怯怯地看着我，像个做错事的孩子：“唉，再不出来了。我就想看看这条路能走到哪里。”我没听她细说，我一把驮起母亲。我直起身的一瞬，心里微微一疼。母亲是那么轻，好像我背着的是一片叶子，又像是我背着的小时候的女儿。 我背着她，轻轻地，走过一片艳阳，走过学生的目光。 这以后，母亲不出去而我上班时，我便锁着母亲了。
高中物理第三章原子核3.7粒子物理学简介教案教科版选
7．粒子物理学简介【教学目标】1.明白聚变反映，关注受控聚变反映研究的进展.2.通过核能的利用，试探科学技术与社会进步的关系.3.初步了解粒子物理学的基础知识.4.了解、感受科学进展进程中蕴藏着的科学和人文精神.【知识脉络】【教学进程】1．大体粒子(1)1897年汤姆孙发觉了电子后，人们又陆续发觉了质子、中子，以为电子、中子、质子是组成物质的大体粒子．(2)1932年，安德森发觉了正电子，它的质量、电荷量与电子相同，电荷符号与电子相反，它被称为电子的反粒子，正电子也成了大体粒子．2．大体粒子的分类按粒子参与彼此作用的性质把粒子分为三类：它们别离是：媒介子、轻子、强子．3．加速器粒子加速器是用人工方式产生高速粒子的设备，按加速粒子的路径大致分为两类：一类是直线加速器，带电粒子沿直线运动；一类是回旋加速器，带电粒子沿圆弧运动，并反复加速．能够实现两束相对运动的粒子对接的设备叫做对撞机．【判断】1．质子、中子、电子都是不可再分的大体粒子．(×)2．质子和反质子的电量相同，电性相反．(√)3．依照夸克模型，电子所带电荷再也不是电荷的最小单元．(√)4．回旋加速器加速带电粒子时，高频电源的频率应等于回旋粒子的频率．(√)【试探】1．为何说大体粒子不大体？【提示】一方面是因为这些原来被以为不可再分的粒子还有自己的复杂结构，另一方面是因为新发觉的很多种新粒子都不是由原来以为的那些大体粒子组成的．2．北京正负电子对撞机于1988年10月完成建设，成功实现正负电子对撞，你了解对撞机的工作原理吗？它有什么作用？【提示】 对撞机的工作原理是粒子先在同步加速器中加速，然后射入对撞机．在对撞机里两束粒子流反方向回旋，并进一步加速，在轨道交叉的地方彼此碰撞．对撞机的出现，大大提高了有效作用能，因此它在高能物质实验中起着日趋显著的作用．最近几年来，在粒子物质中的一系列重大发觉和研究功效，几乎都是在对撞机上取得的．1．新粒子的发觉及特点 发现时间 1932年 1937年 1947年 20世纪60年代后新粒子反粒子 μ子K 介子与π介子超子基本特点质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反比质子的质量小质量介于电子与核子之间其质量比质子大分类 参与的相互作用发现的粒子 备注媒介子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用轻子不参与强相互作用电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未发现内部结构强子 参与强相互作用质子、中子、介子、超子强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又可分为介子和重子夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷是电子或质子所带电荷的23或13.每种夸克都有对应的反夸克．4．两点提示(1)质子是最先发觉的强子，电子是最先发觉的轻子，τ子的质量比核子的质量大，但力的性质决定了它属于轻子．(2)粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，它们相遇时会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．【指津】对核反映中新生成粒子的熟悉：新生成的粒子和实物粒子一样，它们之间发生彼此作历时，一样遵循动量守恒定律等力学规律．【教学反思】。
高中物理第三章原子核本章专题整合提升课件教科选修35教科高中选修35物理课件
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【例4】
已知氘核(
2 1
H)质量为2.013
6
u，中子(
1 0
n)质量为
1.008 7 u，氦核(32He)质量为3.015 0 u,1 u相当于931.5 MeV.
(1)写出两个氘核聚变成32He的核反应方程；
(2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字)；
【答案】 (1)411H→42He＋201e＋2νe 4.14×10－12 J (2)2% (3)宇宙诞生后产生的
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内容(nèiróng)总结
本章专题(zhuāntí)整合提升
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根据半衰期的定义得出，对半衰期为 τ 的某放射性元素，经
过时间
t
后，剩余的放射性元素的量为
n＝N(12)
t τ
或
m＝M(12)
t τ
，
式中 N、M 是刚开始时放射性元素的原子个数和质量．
【例 1】 (1)(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正
确的是( BD )
(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(
1 1
H)聚变成氦核(
4 2
He)，
同时放出2个正电子(
0 1
e)和2个电中微子(νe)，请写出该氢核聚变
反应的方程，并计算一次反应释放的能量．
(2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×1017 s，每秒钟银
河系产生的能量约为1×1037 J(即P＝1×1037 J/s)．现假定该能
(3)衰变是原子核自发地放出α粒子或β粒子的反应，C是β衰 变，D是α衰变，E是人工控制的原子核的变化，属人工转变， 裂变是重核吸收中子后分裂成几个中等质量的核的反应，B是 裂变，聚变是几个轻核结合成较大质量的核的反应，A是聚 变．
高中物理 第三章 原子核 第4节 原子核的结合能课件 教科选修35教科高二选修35物理课件
Δm＝(3.024 607－3.016 050) u＝0.008 557 u.
因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量．
释放的核能为 ΔE＝0.008 557×931.5 MeV≈7.97 MeV.
(2)氚核的结合能即为 ΔE＝7.97 MeV，
它的1比2/9/2结021 合能为Δ3E≈2.66 MeV.
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[判断辨析] (1)一切原子核均具有结合能．( √ ) (2)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高．( √ ) (3)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定．( × ) (4)自由核子结合为原子核时，可能吸收能量．( × )
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答案：(1)中等质量的原子核比结合能较大．比结合能的大小反映了原子核的稳定性， 比结合能越大，原子核越稳定． (2)释放能量．
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1．中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量原子核的比 结合能要小． 2．比结合能与原子核稳定的关系 (1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开， 表示该原子核就越稳定．
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[典例1] (多选)关子原子核的结合能，下列说法正确的是( ) A．比结合能越大，原子核越不稳定 B．已知中子质量、质子质量和氘核质量，则可以计算出氘核的比结合能 C．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 D．铯原子核(13553Cs)的结合能大于铅原子核(20882Pb)的结合能
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2．结合能和比结合能 (1)结合能：由分散的核子结合成原子核的过程中释放(的shìf能àng量) 称为原子核的结合能． (2)比结合能：把原子核的结合能 ΔE 除以 核子(hézǐ)数，A 即ΔAE称为比结合能．比结合能 越大，原子核中核子结合得越牢固(，láog原ù) 子核越 稳定 ． 中等质量 的核的比结合能最 大、最稳定．
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三、粒子 1．“基本粒子”不基本
“基本粒子”：直到19世纪末，人们认为光子、 电、子质 子、中子是“基本粒子”，随着科学的发展，一方面逐渐 发现了数以百计的新粒子，它们都不是由 中子、 质子 、 电子组成的；另一方面科学家又发现质子、中子等本身也 有自己的复杂的结构．因此，20世纪后半期，就将“基 本”去掉，统称 粒子． 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 ．
针对训练1 以下说法正确的是 ()
A．聚变是裂变的逆反应 B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量 C．聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显 然是吸收能量 D．裂变与聚变均可释放巨大的能量 答案 D
解析 A选项从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应， 但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同．裂变是 重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直 接关联，并非互为逆反应；B选项既然裂变与聚变不是互为 逆反应，则在能量流向上也不必相反；C选项要实现聚变反 应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的 高温提供能量．但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于 所吸收的能量．因此，总的来说，聚变反应还是释放能量．
用的距离 10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，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，就要 给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温． 2．轻核聚变是放能反应：从平均结合能的图线看，轻核聚变后平 均结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应． 3．聚变方程： 21H＋31H―→24He＋01n＋γ.
6 核聚变 7 粒子物理学简介
[目标定位] 1.知道什么是聚变反应，会计算核聚变中释放 的核能.2.知道热核反应，了解可控热核反应及其研究和发展 .3.了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史.
一、核聚变 1．定义：两个轻核结合成 较重 原子核的反应，轻核聚变必须在
高温下进行，因此又叫 热核反应 ． 2．能量变化：轻核聚变后，平均结合能增加，反应中会释放能量． 3．核反应举例：21H＋31H→ 42He ＋10n＋17.6 MeV. 4．核反应条件：必须使它们的距离达到 10－15 m 以内，使核具
二、聚变反应中释放核能的计算 【例 2】 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核
同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能 量就是太阳的能源． (1)写出这个核反应方程． (2)这一核反应能释放多少能量？ (3)已知太阳每秒释放的能量为 3.8×1026 J，则太阳每秒减少的 质量为多少千克？ (mp＝1.007 3 u，mHe＝4.001 5 u，me＝0.000 55 u) 答案 (1)411H→42He＋2＋01e (2)24.78 MeV (3)4.2×109 kg
4．重核裂变与轻核聚变的区别
反应方式 比较项目
重核裂变
轻核聚变
重核分裂成两个或 两个轻核结合成
放能原理
多个中等质量的原 质量较大的原子
子核，放出核能 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 出的能量大约要大 3～4 倍
核废料
聚变反应的核废料处理要比裂变反应
处理难度
容易得多
【例 1】 下列说法不正确的是
3．对撞机 能够实现两束相对运动的粒子 对撞 的设备叫对撞机． 工作原理：粒子先在 同步加速器 中加速，然后射入对撞 机，反向 回旋在轨道交叉处在下面的表格中
问题1 问题2 问题3
一、对轻核聚变的理解 1．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
借题发挥 主要核反应类型有： (1)衰变：衰变是原子核自发转变为另一种核并辐射出 α 或 β 粒子． (2)人工转变：人工转变常用 α 粒子(也可用中子等)轰击原子核， 该核捕获 α 粒子后产生新原子核，并放出一个或几个粒子． (3)核裂变：核裂变时铀核捕获中子裂变为两个(或更多)中等质量 的核，并放出几个中子． (4)核聚变：轻核聚变时也会放出中子．
A.21H＋13H→42He＋10n 是聚变 B.29325U＋10n→15440Xe＋9348Sr＋210n 是裂变 C.28286Ra→28262Rn＋42He 是 α 衰变 D.2114Na→2142Mg＋－10e 是裂变 答案 D
()
解析 A 选项中是两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的 核，是聚变反应，故 A 选项正确；B 选项的核反应中是铀核捕获 中子裂变为两个(或更多)中等质量的核，并放出几个中子，是裂 变反应，故 B 选项正确；在 C 选项的核反应中没有中子的轰击自 发地放出了 α 粒子，是 α 衰变，C 选项是正确的；而 D 应是 β 衰 变，不正确；故答案为 D.
四、3种典型的粒子加速器 1．直线加速器
(1)粒子运动轨迹是 一条直线 ． (2)满足的条件：要保持粒子与高频电场之间的 谐振 关系． (3)优点：粒子束的 强度高 ． 2．回旋加速器 (1)粒子运动轨迹：在磁场中的 匀速圆周 运动． (2)满足条件：高频电源的频率 等于 粒子回旋的频率． (3)优点：粒子被加速到的能量可达 40 MeV .
3．夸克模型 (1)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． (2)分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶 夸克；它们带的电荷量分别为元电荷的 ＋23 或 －13 ，每种夸 克都有对应的 反夸克 ． (3)意义：元电荷不再是电荷的 最小单位 ，即存在分数电荷． (4)夸克的“禁闭” 夸克不能以 自由 的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁 闭”．
有足够的 动能 ，轻核才能够发生聚变．
5．特点：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．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 就会使反应继续下去．
6．氢弹原理：首先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爆炸．
二、可控热核反应与恒星演化中的核反应 1．聚变与裂变相比有很多优点：(1)轻核聚变产能效率高．