2013-2014学年高二物理粤教版选修3-5同步课件：第4章 第6节 核能利用 第7节 小粒子与大宇宙(36张ppt)

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1、第六节　核能利用第七节　小粒子与大宇宙1．知道核反应堆和核电站．2．了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型．3．知道核电站的工作模式．了解核能的发展前景．4．初步了解恒星的演化和粒子物理学的知识．能源问题已经成为影响和制约当今世界发展的主要因素，尤其是随着石油等常规能源的不断减少和环境污染的不断加剧，寻找新的高能无污染的能源已成为当务之急．在利用核能时，如何使用核能发电和获得核动力，以及如何防止核能利用时的危害性？一、反应堆1．原子反应堆的示意图(如下图所示)2．构造(1)铀棒由________或________制成，作为核燃料．(2)控制棒由________做成，用来控制反应

2、速度．(3)减速剂由________、重水或________(有时叫轻水)做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获．(4)冷却剂由________或液态的________等流体做成，在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的安全．(5)水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的___________，防止核辐射．普通水天然铀浓缩铀镉石墨水　金属钠各种射线二、核电站　核能利用核发电站是利用核能发电，它的核心设施是________．利用________工作时释放出的热量能使水汽化以推动汽轮发电机发电的装置就是核电站．三、小粒子与大宇宙1．人类目前所能研究的

3、物质世界的空间尺度为空间跨度，约从________m到________m，共跨越了约________个数量级．2．物质世界的时间尺度为时间跨度，约从________s到________s，也跨越了将近________个数量级．反应堆核反应堆4210－15102710184310－25核电站及核能的利用反应堆是人工控制链式反应的装置，核发电站利用反应堆工作时释放出的热量能使水汽化以推动汽轮发电机发电的装置．核能发电的优点是：①污染小；②可采储量大；③比较经济．缺点是：①一旦核泄漏会造成严重的核污染；②核废料处理困难．核能的利用在核武器(如原子弹、氢弹)、核电站(除发电外，反应堆还可提供大量中

4、子用来进行各种物理实验，制造各种放射性同位素)、核动力(如核动力潜艇、核动力破冰船、核动力航空母舰、核动力太空探测器等)．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成()A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统D．原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统解析：核反应堆的构成分四部分：原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统．答案：A课堂训练1．核反应堆中的镉棒的作用是()A．减小中子的能量，使快中子变成慢中子B．调节中子的数目，控制反应速度C．屏蔽射线，以防伤害人体D．控制反应堆

5、的温度解析：用镉来吸收中子，控制裂变速度．答案：B小粒子与大宇宙20世纪40年代，在大量天文观测的基础上，物理学家提出了宇宙演化的大爆炸假说：宇宙是由一个超高温、超密度的“原始火球”发生大爆炸开始的，然后经历了从热到冷的演化过程，在这个时期里宇宙不断地膨胀，宇宙物质从密到稀，当温度下降几千度时，宇宙间主要是气态物质，后来逐渐凝聚成气云，并进一步收缩形成各种各样的恒星系统，成为我们今天的宇宙天体．具体过程如下：宇宙大爆炸后，“粒子家族”形成(宇宙形成之初)，10－44秒后，温度为1032K，产生夸克、轻子、胶子等→10－6秒后温度为1013K，夸克构成了质子和中子等(强子时代)→温度为101

6、1K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，出现了宇宙尘埃万有引力作用,密集尘埃→星云团温度升高,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)直到产生铁元素．恒星最后的归宿：恒星质量小于太阳1.4倍→白矮星恒星质量是太阳1.4～2倍→中子星恒星质量更大时(无法抵抗)→黑洞微观粒子：(1)强子：主要参与强相互作用，有质子、中子、介子、超子等；(2)轻子：不参与强相互作用，有电子、中微子、π子、τ子等；(3)媒介子：参与各种相互作用，有光子、玻色

7、子、胶子等．从小粒子到大宇宙——空间跨度：人类目前所能研究的物质世界的空间尺度，约10－15～1027m，共跨越了约42个数量级．从粒子生命至宇宙年龄——时间跨度：物质世界的时间尺度，约10－25～1018s，也跨越了将近43个数量级．科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的．当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所产生的能量总和的1000倍左右，大致相当于将太阳的全部质量转变为能