《核聚变和受控热核反应》导学案2

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1、核聚变和受控热核反应1.知道裂变反应和聚变反应。关注聚变反应研究的进展2.知道链式反应的发生条件，了解裂变反应堆的原理，了解常用裂变反应堆的类型，知道核电站的工作模式3.通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系一、核聚变1、什么叫聚变？聚变有什么特点？2、轻核聚变的产生条件是什么？3、写出一个氘核与一个氚核结合成氦核是的核反应方程。注：（1）热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8

2、×1026J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！（2）上世纪四十年代，人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹，氢弹是利用热核反应制造的一种在规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应，它的威力是原子弹的十几倍。4、核聚变有什么应用？二、受控热核反应1、聚变与裂变相比有哪些优点？2、实现核聚变的难点：可能方案

3、：例题：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H→42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014102u、氚核的质量：mT=3.016050u、氦核的质量：mα=4.002603u、中子的质量：mn=1.008665u、1u=1.6606×10-27kg，e=1.6022×10-19C，请同学们求出该核反应所释放出来的能量。1．“基本”粒子“不”基本1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。继而发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子

4、，所以把它们叫“基本粒子”。那么随着科学技术的发展，科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，并且又发现质子、中子等本身也有自己复杂的结构。2．发现新粒子(P91)20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发现了一些新的粒子。思考下面的问题：（1）从宇宙线中发现了哪些粒子？这些粒子有什么特点？（2）通过科学核物理实验又发现了哪些粒子？（3）什么是反粒子？（4）现在可以将粒子分为哪几类？答案：（1）1932年发现正电子；1937年发现μ子；1947年发现K介子与π介子（2）实验中发现了许多反粒子，现在

5、发现的粒子多达400多种。（3）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。（4）按粒子与各种相互作用的关系，可分为三大类：强子、轻子和媒介子。强子：是参与强相互作用的粒子。（强子又分为介子和重子）轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。媒介子：传递各种相互作用的粒子。3．夸克模型1964年提出夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克（quark）。夸克模型经过几十年的发展，已被多数物理学家接受。那么，现代科学认为夸克有哪几种？有什么特征？（1）上夸克、下夸克、

6、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。（2）夸克带电荷为元电荷的或倍科学家们还未捕捉到自由的夸克。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”。能否解放被禁闭的夸克，是物理学发展面临的一个重大课题。夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。而另一方面也说明科学正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步的发展。粒子媒介子轻子（6种）强子参与强作用光子（传递电磁相互作用）胶子（传递强相互作用）电子电子中微子μ子和μ子中微子子和子中微子质子中子介子超

7、子上夸克下夸克奇夸克粲夸克底夸克顶夸克夸克【例】：已知π+介子、π-介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。π+π-ud带电量+e-e下列说法正确的是（）（2005全国）A．π+由u和组成B．π+由和d组成C．π-由u和组成D．π-由和d组成4．宇宙的演化、恒星的演化要了解宇宙起源需了解物质的组成的粒子，这是因为在物理学中研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟通、相互支撑。宇宙演化过程和恒星演化过程：宇宙大

8、爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）：10-44秒后，温度1032K，产生夸克、轻子、胶子等→10-6秒后温度1013K，夸克构成了质子和中子等（强子时代）→温度为1011K时，少量夸克，光子、大量中微子和电子存在（轻子时代）→温度109K时进入核合成时代→温度降到3000K时，电子与质子复合成氢原子→冷却，出现了宇宙尘埃密集尘埃→星云团开始发光→一颗恒星诞生。恒星收缩升温→热核反应成氦→氢大部分聚变为氦→收缩→氦聚合成碳→…（类似）直到产