2021学年高中物理第十九章原子核7核聚变8粒子和宇宙学案人教版选修3_5.doc

7 核聚变 8 粒子和宇宙

一、核聚变

1．核聚变

把两个质量较轻的原子核结合成质量较大的核，这种释放核能的反应称为轻核聚变．由于这种核反应需在几百万度的高温下进行，因此，聚变又叫热核反应．

2．典型的核聚变

一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋γ.

3．轻核聚变能释放更多的核能

轻核聚变有质量亏损，是放能核反应，核能的计算仍是用爱因斯坦质能方程．相同质量的燃料，聚变比裂变时产生的能量多．太阳内部进行着激烈的热核反应．

氢弹的威力相比原子弹的威力谁大？为什么？

提示：氢弹的威力大．氢弹内部发生的是核聚变，比核裂变放出的能量更多．

二、受控热核反应

1．聚变与裂变相比有很多的优点

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．

2．科学家设想的受控热核反应两种方案

磁约束和惯性约束．

三、“基本粒子”不基本

在19世纪末，人们认为光子、电子、质子和中子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”．

四、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粒子叫做超子．

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相反的粒子，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．粒子的分类

按照粒子与各种相互作用的关系分为三大类：强子、轻子和媒介子．

五、夸克模型

1．夸克

强子(质子、中子)有着自己复杂的结构，它们由更为基本的成分组成，科学家认为这种成分叫夸克．

2．分类 上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克共有六种，它们所带的电荷量分

别为元电荷的＋23或－13

.每种夸克都有对应的反夸克． 3．意义

夸克理论的最大突破是电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷．

4．夸克禁闭

夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克禁闭．

六、宇宙的演化

宇宙起源于一次大爆炸，这种理论被称为宇宙大爆炸理论．

七、恒星的演化

恒星的最后归宿是：质量小于太阳质量的1.4倍的恒星会演变成白矮星，即体积很小，质量不太小的恒星；质量大于1.4倍小于2倍太阳质量的恒星，会演变成中子星；更大质量的恒星，会演变成“黑洞”．

考点一轻核的聚变及核能的计算

1．能量变化：比较比结合能的图线，聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量．2．聚变发生的条件

要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15m就必须克服很大的库仑斥力作用，这就要求原子核应具有足够的动能．方法是给原子核加热，使其达到几百万度的高温．

3．重核裂变和轻核聚变的对比