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《2019_2020学年高中物理第三章6核聚变课件教科版.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、6核聚变1.知道轻核的聚变反应.2.知道热核反应,关注受控聚变反应研究的发展.3.了解物理学是怎样解释恒星的演化的.如图所示,太阳在我们日常生活中是无可替代的,它提供给地球足够的能量,如果说太阳一旦没有了,那么地球上的一切生物都将随之消失.那么,太阳的巨大能量来源于什么呢?你知道这其中蕴含的物理知识吗?提示:太阳的巨大能量就是核聚变产生的.几十亿年来,太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026J,相当于1000亿亿吨煤燃烧所放出的能量,其中20亿分之一左右的能量被地球接收.1.热核反应(1)定义:把轻原子核聚合成较重原子核的反应称
2、为聚变反应.轻核聚变反应必须在高温下进行,因此又叫热核反应.(3)特点:在消耗相同质量的核燃料时,核聚变反应比重核裂变反应能释放更多的能量;核聚变反应没有放射性废料产生;核聚变反应所用的燃料储量丰富.热核反应一旦发生,就不再需要外界给它能量,靠自身就可以使反应进行下去.2.可控核聚变反应研究的进展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,聚变能的研究取得了重大的进展,一种称作托卡马克受控热核反应的研究领先于其他途径.核聚变是一种安全、不产生放射性物质、原料成本低廉的能源,是人类未来能源的希望.思考:为什么轻核的
3、聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能?提示:轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能,这是因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大,聚变成质量较大的原子核时能产生更多的质量亏损,所以平均每个核子释放的能量就更大.3.恒星演化中的核反应恒星主要是由宇宙中的极其弥散的气态尘埃(氢为主要部分)形成的.在某些区域尘埃会相对密集一些,由于相互之间的引力,物质密集处就成为引力中心,使得物质越聚越多,这便成了恒星发源地.这种由于物质间相互吸引而聚集到一起的现象,叫作引力坍缩.聚集了足够多的物质落入这个中心后逐步凝聚压缩造成
4、局部升温,直到满足“点火”条件,核聚变反应就开始了,这部分物质就逐步演变成一个新的恒星.1.核聚变(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
5、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.2.重核裂变与轻核聚变的比较①聚变反应比裂变反应中每个核子平均释放的能量多;②目前正在研究可控热核反应,但还未达到可应用阶段.类型一类型二核聚变反应的条件【例题1】(多选)下列说法正确的是()A.聚变反应中有质量亏损,所以必向外界放出能量B.要使核发生聚变反应,必须使
6、核之间的距离接近1×10-15m,也就是接近核力能够发生作用的范围内C.要使核发生聚变反应,必须克服核力做功D.热核反应只有在人工控制下才能发生解析:由质能方程可知,选项A正确;轻核结合成质量较大的核,必须使轻核间的距离达到核力能发生作用的范围,才能使它们紧密地结合起来,选项B正确,C错误;热核反应必须在很高的温度下才能发生,不一定要人工控制,选项D错误.答案:AB类型一类型二题后反思: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就必须克服电荷间很大的斥力作用,这就要
7、求使核具有足够的动能.类型一类型二聚变过程中核能的计算【例题2】两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素),已知氘核质量m0=2.0136u,氦核质量mHe=3.0150u,中子质量mn=1.0087u.(1)写出聚变方程并算出释放的核能(已知1u相当于931.5MeV).(2)若反应前两氘核的动能均为Ek0=0.35MeV,它们正面对撞发生核聚变,且反应后释放的核能全部转变为动能,则反应产生的氦核和中子的动能各为多大?点拨根据题目叙述写出核反应方程,再通过质能方程求解聚变释放的能量.类型一类型二这个核反应中的质量亏损为Δm
8、=2m0-(mHe+mn)=(2×2.0136-3.0150-1.0087)u=0.0035u,释放的核能为ΔE=0.0035×931.5MeV=3.26MeV.(2)把两个氘核作为一个系统,对撞过程中动量守恒,由于反应前两核动能相同,其动量等值反
