核聚变和粒子和宇宙优秀课件
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19-7.8 核聚变 粒子和宇宙课件 新人教版选修3-5课件
分类例析
【变式 1】 据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一 套全超导核聚变实验装置 (又称“人造太阳”)已完成了首次 工程调试．下列关于“人造太阳”的说法中正确的是( )． 3 4 1 A． “人造太阳”的核反应方程是2 H ＋ H → He ＋ 1 1 2 0n 1 141 92 1 B． “人造太阳”的核反应方程是235 U ＋ n → Ba ＋ Kr ＋ 3 92 0 56 36 0n C． “人造太阳”释放的能量大小的计算公式是Δ E＝Δ mc2 1 2 D． “人造太阳”核能大小的计算公式是 E＝ mc 2
分类例析
解析
媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内
部结构，故A正确．反粒子与其对应的正粒子带等量异种电 荷，反粒子与其对应的正粒子相遇时会发生湮灭现象，故C 正确．质子是最早发现的强子，故D正确． 答案 ACD
分类例析
【变式4】 根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子
家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒
子是 A．夸克、轻子、胶子等粒子 B．质子和中子等强子 C．光子、中微子和电子等轻子 D．氦核、氚核、氦子等轻核 解析 由大爆炸理论可知，大爆炸之后最早产生的粒子是 ( )．
夸克、轻子、胶子等粒子，故A选项正确． 答案 A
分类例析
分类例析
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．
分类例析
【变式 1】 据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一 套全超导核聚变实验装置 (又称“人造太阳”)已完成了首次 工程调试．下列关于“人造太阳”的说法中正确的是( )． 3 4 1 A． “人造太阳”的核反应方程是2 H ＋ H → He ＋ 1 1 2 0n 1 141 92 1 B． “人造太阳”的核反应方程是235 U ＋ n → Ba ＋ Kr ＋ 3 92 0 56 36 0n C． “人造太阳”释放的能量大小的计算公式是Δ E＝Δ mc2 1 2 D． “人造太阳”核能大小的计算公式是 E＝ mc 2
分类例析
解析
媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内
部结构，故A正确．反粒子与其对应的正粒子带等量异种电 荷，反粒子与其对应的正粒子相遇时会发生湮灭现象，故C 正确．质子是最早发现的强子，故D正确． 答案 ACD
分类例析
【变式4】 根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子
家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒
子是 A．夸克、轻子、胶子等粒子 B．质子和中子等强子 C．光子、中微子和电子等轻子 D．氦核、氚核、氦子等轻核 解析 由大爆炸理论可知，大爆炸之后最早产生的粒子是 ( )．
夸克、轻子、胶子等粒子，故A选项正确． 答案 A
分类例析
分类例析
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．
分类例析
粒子和宇宙 课件
参与的 相互作用
参与强相互作 用
不参与强相互 作用
传递各种相互 作用
发现的粒子
备注
质子、中子、介子、 超子
电子、电子中微子、 μ子、μ子中微子、τ 子、τ子中微子
光子、中间玻色子、 胶子
强子有内部结构，由 “夸克”构成；强子 又可分为介子和重子
未发现内部结构
光子、中间玻色子、 胶子分别传递电磁、 弱、强相互作用
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．
(1)写出核反应方程； (2)求核反应所释放的能量ΔE； (3)求 1 s 内参与上述热核反应的质子数目．
解析：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒，可得核反 应方程为 411H→42He＋201e.
(2)反应过程中的质量亏损为 ΔE＝4mp－(mα＋2me)． 根据ΔE＝Δmc2 得 ΔE＝[4mp－(mα＋2me)]c2＝(4mp－mα－2me)c2.
(4)意义：电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在 分数电荷．
【典例 2】 目前普遍认为，质子和中子都是由被称
为 u 夸克和 d 夸克的两类夸克组成的．u 夸克带电荷量为 23e，d 夸克的带电荷量为－13e，e 为元电荷．下列论断中 可能正确的是( )
A．质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成，中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成
5．恒星的演化． 宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合成氦核→ 氦核聚合成碳核→其他聚变过程→无聚变反应，形成白 矮星或中子星或黑洞．
核聚变、粒子和宇宙 课件
32He 的质量为 3.015 0 u，10n 的质量为 1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变
反应中释放的核能约为 A.3.7 MeV
√B.3.3 MeV
C.2.7 MeV
D.0.93 MeV
解析 根据质能方程，释放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝ 0.003 5 u，则ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.258 5 MeV≈3.3 MeV，故B正确，
二、粒子和宇宙 1.“基本粒子”不基本 (1)直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒， 后来人们发现了光子、电子、质子、中子，并把它们叫做“基本粒子”. (2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上_基__本__ 粒子 组成的，并发现 质子、中子 等本身也有复杂结构. 2.发现新粒子 (1)新粒子：1932年发现了 正电子 ，1937年发现了 μ子，1947年发现了K 介子和π介子，后来发现了超子等.
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
核废料处理难度 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的 蕴藏量
可控性
主要原料是氘，氘在地球上的 核裂变燃料铀在地球上储
储量非常丰富.1 L水中大约有 量有限，尤其用于核裂变
0.03 g氘，如果用来进行热核反 的铀235在天然铀中只占
(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 . 3.夸克模型的提出 1964年提出的强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的.
1.为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？
答案 轻核的聚变反应，是较轻的核子聚合成较重的核子，要使得核子 的强相互作用发挥作用，必须使核子间的距离达到10－15 m以内；同时由 于原子核之间在此距离时的库仑斥力十分巨大，因而需要核子有很大的 动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度.
高中物理 第19章 原子核 7 核聚变 8 粒子和宇宙课件5高二选修35物理课件
考点一：对核聚变的理解 考点二：核反应类型的判断 考点三：计算核聚变释放的核能 考点四：涉及基本粒子的信息题
考点热度 ★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★
12/9/2021
第九页，共四十八页。
规律方法
12/9/2021
第十页，共四十八页。
考点一 对核聚变的理解 掌握两个要点： 1．核聚变释放能量的原因：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，质量亏损． 2．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 10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要 求轻核具有足够大的动能，通过几百万 K 的高温来实现．
质子即为－11H，假若使一束质子、反质子、α 粒子和反 α 粒子组成的射线，通过速度选择器沿 OO′进入匀强
磁场 B2 形成 4 条径迹，则( A．1、2 是反粒子径迹
) B．3、4 为反粒子径迹
12/9/2021
第十四页，共四十八页。
【解析】 轻核聚变时，要使轻核之间距离达到 10－15 m， 所以必须克服库仑斥力做功，达到核力作用的范围，A 项错误； 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开尔文的高温下才有这 样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故 B、C 两 项正确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应，D 项正确．
C．π－由 u 和 d 组成
12/9/2021
D．π－由 d 和 u 组成
第三十一页，共四十八页。
【解析】 因π＋介子带有＋e 的电量，且是由一个夸克和一 个反夸克组成的，则只有 u 带＋23e 和一个反夸克 d 带＋13e 合成 后电量为 e，那么π＋介子就是由夸克 u 和反夸克 d 组成的；同 理，π－介子由夸克 d 和反夸克 u 组成，所以 A、D 两项正确．
考点热度 ★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★
12/9/2021
第九页，共四十八页。
规律方法
12/9/2021
第十页，共四十八页。
考点一 对核聚变的理解 掌握两个要点： 1．核聚变释放能量的原因：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，质量亏损． 2．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 10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要 求轻核具有足够大的动能，通过几百万 K 的高温来实现．
质子即为－11H，假若使一束质子、反质子、α 粒子和反 α 粒子组成的射线，通过速度选择器沿 OO′进入匀强
磁场 B2 形成 4 条径迹，则( A．1、2 是反粒子径迹
) B．3、4 为反粒子径迹
12/9/2021
第十四页，共四十八页。
【解析】 轻核聚变时，要使轻核之间距离达到 10－15 m， 所以必须克服库仑斥力做功，达到核力作用的范围，A 项错误； 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开尔文的高温下才有这 样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故 B、C 两 项正确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应，D 项正确．
C．π－由 u 和 d 组成
12/9/2021
D．π－由 d 和 u 组成
第三十一页，共四十八页。
【解析】 因π＋介子带有＋e 的电量，且是由一个夸克和一 个反夸克组成的，则只有 u 带＋23e 和一个反夸克 d 带＋13e 合成 后电量为 e，那么π＋介子就是由夸克 u 和反夸克 d 组成的；同 理，π－介子由夸克 d 和反夸克 u 组成，所以 A、D 两项正确．
核聚变 粒子和宇宙 课件
第 7、8 节
核聚变 粒子和宇宙
核聚变
1．核聚变 (1)定义： 两个轻核结合成质量 较大 的核，这样的核反应叫做聚变。 聚变后比结合能 增加 ，因此反应中会 释放 能量。
(2)发生条件： 轻核聚变必须在温度达到 几百万开尔文 时，才可以发生， 因此又叫 热核反应。聚变一旦发生，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。
(＋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________。(填写选项前的字母)
A．0 和 0
B．0 和 1 C．1 和 0
D．1 和 1
(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＋－01e→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________________。
(3)夸克模型：
上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；
它们带的电荷分别为元电荷的_＋__23__或__－__13__，每种夸克都 有对应的 反夸克。
1．物质的结构
[释疑难·对点练]
(1)粒子世界：
①电子、质子和中子：直到 19 世纪末，人们都认为原子是组
成物质的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、质子和中子；
2．受控热核反应 (1)聚变与裂变相比有很多优点：
①轻核聚变产能效率高 ； ②地球上聚变燃料的储量丰富 ； ③轻核聚变更为安全、清洁 。
(2)实现核聚变的方法： ①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温；
②方案：科学家设想了两种方案，即_磁__约__束___和_惯__性__约__束___， _环__流___器__是目前性能最好的一种磁约束装置。
核聚变 粒子和宇宙
核聚变
1．核聚变 (1)定义： 两个轻核结合成质量 较大 的核，这样的核反应叫做聚变。 聚变后比结合能 增加 ，因此反应中会 释放 能量。
(2)发生条件： 轻核聚变必须在温度达到 几百万开尔文 时，才可以发生， 因此又叫 热核反应。聚变一旦发生，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。
(＋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________。(填写选项前的字母)
A．0 和 0
B．0 和 1 C．1 和 0
D．1 和 1
(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＋－01e→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________________。
(3)夸克模型：
上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；
它们带的电荷分别为元电荷的_＋__23__或__－__13__，每种夸克都 有对应的 反夸克。
1．物质的结构
[释疑难·对点练]
(1)粒子世界：
①电子、质子和中子：直到 19 世纪末，人们都认为原子是组
成物质的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、质子和中子；
2．受控热核反应 (1)聚变与裂变相比有很多优点：
①轻核聚变产能效率高 ； ②地球上聚变燃料的储量丰富 ； ③轻核聚变更为安全、清洁 。
(2)实现核聚变的方法： ①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温；
②方案：科学家设想了两种方案，即_磁__约__束___和_惯__性__约__束___， _环__流___器__是目前性能最好的一种磁约束装置。
核裂变 核聚变 粒子和宇宙 课件
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 粒子或 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．
一、核裂变
1．核裂变 重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的 新原子核 ，并放 出 核能 的过程．
2．铀核裂变 用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的， 其中一种典型的反应是29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋ 310n .
3．链式反应 当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变释放的中子再引 起 其他铀核 裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂
两个轻核结合成 质量较大的原子 核，放出核能
聚变反应比裂变反应平均每 放能多少 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 处理难度 裂变反应容易得多
【例 4】 (多选)下列说法正确的是
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
2．举例 21H＋31H→ 24He ＋01n＋17.6 MeV
3．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 ．
4．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．
5．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 ．
高三物理核聚变粒子和宇宙(课件)
E1.75M 9 eV
发生聚变的条件:
使原子核间的距离达到10-15m 实现的方法有:
1、用加速器加速原子核； 不经济 ２、把原子核加热到很高的温度；
108～109K 聚变反应又叫热核反应
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
普通炸药
爆炸
铀235 外壳
原
子 Ｕ235 裂变
弹
氘、氚、重 氢化钾等
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
2 1H3 1H 4 2He0 1n
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
m m D m T (m m n )0.0188u8
E m 2 c 0 .01 9 8.3 5 8 M 1 4 eV
A．
B．
C．
D．
核聚变普遍存在于宇宙中
第十九章 原子核 第八节 粒子和宇宙
一、“基本粒子”不基本
1995美国费米国家加速器实验室 证实了顶夸克(Top Quark)的存在
二、发现新的粒子
强子 轻子（共12种） 媒介子
强子分类
分类
粒子名称
介子
、 、 K介子等
自旋 整数
玻色 子
重子
核子 超子
质子、中子及其反粒子 ΩΣΛΞ超子及反粒子
宙 时 各大 间 处爆 的 同炸 零 时是 点 产在
生无 限 的 宇
五、恒星的演化
粒 子 物 理 和 宇 宙 学 殊 途 同 归
17．(2004天津) 中子内有一个电荷量为+2e/3 的上夸克和两个 电荷量为的 -1e/3 下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为 r 的同一圆周上，如图1所示。图2给出的四幅图中，能正确表 示出各夸克所受静电作用力的是:
发生聚变的条件:
使原子核间的距离达到10-15m 实现的方法有:
1、用加速器加速原子核； 不经济 ２、把原子核加热到很高的温度；
108～109K 聚变反应又叫热核反应
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
普通炸药
爆炸
铀235 外壳
原
子 Ｕ235 裂变
弹
氘、氚、重 氢化钾等
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
2 1H3 1H 4 2He0 1n
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
m m D m T (m m n )0.0188u8
E m 2 c 0 .01 9 8.3 5 8 M 1 4 eV
A．
B．
C．
D．
核聚变普遍存在于宇宙中
第十九章 原子核 第八节 粒子和宇宙
一、“基本粒子”不基本
1995美国费米国家加速器实验室 证实了顶夸克(Top Quark)的存在
二、发现新的粒子
强子 轻子（共12种） 媒介子
强子分类
分类
粒子名称
介子
、 、 K介子等
自旋 整数
玻色 子
重子
核子 超子
质子、中子及其反粒子 ΩΣΛΞ超子及反粒子
宙 时 各大 间 处爆 的 同炸 零 时是 点 产在
生无 限 的 宇
五、恒星的演化
粒 子 物 理 和 宇 宙 学 殊 途 同 归
17．(2004天津) 中子内有一个电荷量为+2e/3 的上夸克和两个 电荷量为的 -1e/3 下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为 r 的同一圆周上，如图1所示。图2给出的四幅图中，能正确表 示出各夸克所受静电作用力的是:
核聚变、粒子和宇宙 课件
【归纳总结】 1.新粒子的发现及特点:
发现 时间 新粒子
基本 特点
1932年
1937年
1947年
20世纪 60年代后
反粒子
μ子
K介子 与π介子
超子
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
2.粒子的分类:
分类
参与的相 互作用
_胶__子__等粒子
温度下降到1013K左右,_强__子__时代
→温度下降到1011K时,_轻__子__时代→温度下降到109K时,
_核__合__成__时代
温度下降到104K,混合电离态→温度
下降到3000K时,_中__性__的__氢__原__子__
_恒__星__和__星__系__。
(2)恒星的演化:宇宙尘埃→_星__云__团__→恒星诞生→氢核 聚合成_氦__核__→氦核聚合成碳核→其他聚变过程→无聚 变反应,形成白矮星或_中__子__星__或黑洞。
(3)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,认为强子是由更基本的成分组成, 这种成分叫作_夸__克__。夸克模型指出电子电荷不再是电 荷的最小单位,即存在_分__数__电__荷__。
3.宇宙和恒星的演化:
(1)宇宙的演化:
宇宙大爆炸
温度为1032K,产生了_夸__克__、__轻__子__、__
三、粒子和宇宙 1.基本粒子不基本: (1)19世纪末,人们都认为_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。 (2)随着科学的发展,科学家们发现了很多的新粒子都 不是由质子、中子、电子组成的,又发现_质__子__、__中__子__ 等本身也有自己的复杂结构。
核聚变 粒子和宇宙--优质局获奖精品课件 (34)
A．质子由1个μ夸克和1个d夸克组成，中子 由1个μ夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子 由1个μ夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个μ夸克和2个d夸克组成，中子 由2个μ夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子 由1个μ夸克和1个d夸克组成
4、K-介子衰变方程为：K-→π-+πo其中K-介子
大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类 稳定原子核（化学元素）形成。 大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止， 尚不能形成中性原子。 大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用 使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物 质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较 高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
1、恒星的诞生 宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合 成氦核→氢核聚合成碳核→其他聚变过程→无 聚变反应、形成白矮星或中子星或黑洞
大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子 形成。
大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、 中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热 平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下 降。
大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比 从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃 逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束 缚中子和质子。
下夸克 奇夸克 粲夸克
超子
底夸克
顶夸克
2、宇宙演化过程的方框图：
大爆炸→夸克、轻子、胶子等→强子时代 →轻子时代→核合成时代→电子与质子符合成 氢原子→形成恒星和星系。
3、恒星演化过程的方框图：
宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合 成氦核→氢核聚合成碳核→其他聚变过程→无 聚变反应、形成白矮星或中子星或黑洞。
B．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子 由1个μ夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个μ夸克和2个d夸克组成，中子 由2个μ夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子 由1个μ夸克和1个d夸克组成
4、K-介子衰变方程为：K-→π-+πo其中K-介子
大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类 稳定原子核（化学元素）形成。 大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止， 尚不能形成中性原子。 大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用 使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物 质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较 高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
1、恒星的诞生 宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合 成氦核→氢核聚合成碳核→其他聚变过程→无 聚变反应、形成白矮星或中子星或黑洞
大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子 形成。
大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、 中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热 平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下 降。
大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比 从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃 逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束 缚中子和质子。
下夸克 奇夸克 粲夸克
超子
底夸克
顶夸克
2、宇宙演化过程的方框图：
大爆炸→夸克、轻子、胶子等→强子时代 →轻子时代→核合成时代→电子与质子符合成 氢原子→形成恒星和星系。
3、恒星演化过程的方框图：
宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合 成氦核→氢核聚合成碳核→其他聚变过程→无 聚变反应、形成白矮星或中子星或黑洞。
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核裂变燃料铀在地球上储 量有限，尤其用于核裂变
的235U在铀矿石中只占 0.7%
主要原料是氚，氚在地球上 的储量非常丰富。1L海水中 大约有0.03g氚，如果用来进 行热核反应放出的能量约与
燃烧300L汽油相当
速度比较容易进行人工控 制，现在的核电站都是用
裂变反应释放核能
目前，除氢弹以外，人们还 不能控制它
你知道太阳的能量来源于什么吗？
知识自主梳理
知识点1 核裂变
1.定义：轻核结合成质__量__较__大__的原子核的反应叫聚变。 例如21H＋31H―→42He＋01n 2．聚变发生的条件：使物质达到_几__百__万__度的高温。 3．轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚变放出更 大的能量，由于温度较高，所以聚变也称为_热__核___反应。
核聚变和粒子和宇 宙
第七节 核聚变 第八节 粒子和宇宙
学习目标定位
※ 知道聚变反应的特点
能写出聚变方程并计算聚变能 ※
量
※
了解可控热核反应
※ 知道粒子的分类及其作用
了解宇宙起源的大爆炸说及恒 ※
星的演化
课堂情景切入
万物生长靠太阳(如图)，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源，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。
一个反夸克(反夸克 u 或反夸克 d )组成的，它们带电量如下
表所示，表中e为元电荷。
π＋ π－ u d u d
带电 量
＋e
－e
＋23e
－13e
－23e
＋13e
下列说法正确的是( ) A．π＋由u和 d 组成 C．π－由u和 d 组成
氢弹爆炸的威力相比原子弹爆炸的威力哪一个大？为什 么？
答案：氢弹的威力大，氢弹爆炸是核聚变的结果，而核 聚变释放的核能比原子弹中核裂变释放的核能要大的多，故 氢弹的威力大。
二、 对粒子的认识
1．发现新粒子
发现时间 1932年
1937年
1947年
60年代后
新粒子
反粒子
质量与相对
(3)夸克所带电荷 夸克所带的电荷量是分数电荷量，即其电荷量为元电荷 的±13 或±23 。例如上夸克带的电荷量为＋2e/3，下夸克带的电 荷量为－e/3。 特别提醒： 粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，所 以每种夸克都有对应的反夸克。
已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和
知识点5 夸克模型
组成强子的粒子有六种夸克，分为上夸克和下夸克、奇 夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，所带电荷分别为元电荷 的±23 或±13 ，每种夸克都有对应的反夸克，夸克不能以自由 的状态单个出现。
知识点6 宇宙与恒量的演化
1.宇宙的演化经历了①__强__子__时代 ②__轻__子__时代 ③ _核__合__成___时代 ④10万年之后，随着温度降低逐步组成恒__星_ 和星系。
基本 特点
应的粒子相 同而电荷及 其他一些物
比质子的质 量小
质量介于电 子与质子之
间
其质量比质 子大
理性质相反
按照粒子与各种相互作用的关系，可以将粒子分为三大 类：强子、轻子和媒介子。
2．粒子的分类
分类 强子 轻子 媒介子
参与的相互作用
发现的粒子
备注
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
知识点3 “基本粒子”不基本 1.19世纪末，许多人认为光子、电子、_质__子__和__中__子__是
组成物质的不可再分的最基本粒子。 2．从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒
子，它们不是由____质__子__、__中__子__、__电__子_组成。 3．科学家进一步发现质子、中子等本身也是复合粒
子，且还有着___复__杂____的结构。 4．粒子____加__速__器____和粒子___探__测__器__是研究粒子物理
的主要工具。
知识点4 发现新粒子
1.新粒子：1932年发现了正__电__子__，1937年发现了 _μ_子___，1947年发现了K介子和π介子及以后的超子等。
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________。
电子、电子中微子、μ
不参与强相互作用 子、μ子中微子，τ
未发现内部结构
子、τ子中微子
光子、中间玻色子、 传递各种相互作用
胶子
光子、中间玻色子、 胶子分别传递电磁、
弱、强相互作用
3.夸克模型 (1)夸克的提出 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)夸克的种类 上夸克(u) 、下夸克(d)、奇夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克 (b)和顶夸克(t)。
3．轻核聚变与重核裂变的区别
反应方式 比较项目
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
核废料处 理难度
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
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的 蕴藏量
可控性
4．特点 聚变反应一旦发生，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。 5．应用 (1)核武器——氢弹 (2)可控热核反应：目前处于探索阶段
知识点2 受控热核反应
1.聚变与裂变相比有很多优点 (1)轻核聚变产能_效__率__高___； (2)地球上聚变燃料的储量__丰__富____； (3)轻核聚变更为__安__全__、__清__洁_____。 2．约束核聚变材料的方法：_磁__约__束__和__惯__性__约__束___。
2．恒星的演化 宇宙尘埃万―有―引→力_星__云__团___―凝―聚→恒星⇒
m<1.4m日白矮星 m＝1.4～2m日中子星 m>2m日黑洞
重点难点突破
一、轻核的聚变 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。 例如21H＋31H―→10n＋42He＋17.6MeV 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。