核裂变与核聚变“基本”粒子课件 2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第4节

核裂变与核聚变新教材人教版物理（高中选择性必修第三册）第五章

原子核课堂引入问题与思考：较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的核的过程中，都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器，利用的就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转化和使用的呢？一、核裂变的发现1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的过程中发现，生成物中有原子序数为56的元素钡。奥地利物理学家迈特纳和弗里施对此做出了解释，铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定名为核裂变。哈恩迈特纳一、核裂变的发现1.核裂变：物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能的反应叫做核裂变。2.链式反应：由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应。发生链式反应的条件：铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。一、核裂变的发现1947年，我国著名物理学家钱三强、何泽慧夫妇在实验中发现铀核也可能分裂为三部分或四部分。其概率大约是分裂为两部分的概率的

。3.核裂变释放大量的能量

一个铀235核裂变时释放的能量如果200MeV估算，1kg铀235全部裂变时放出的能量就相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能!阅读书本P121的拓展学习二、反应堆与核电站原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。这样，释放的核能就可以为人类的和平建设服务。其实，在第一个原子弹制成以前，科学家们已经实现了核能的可控释放。1942年，美籍意大利物理学家费米就主持建立了世界上第一个称为“核反应堆”的装置，首次通过可控制的链式反应实现了核能的释放。反应堆核心设施：浓缩铀制成的铀棒减速剂：石墨、重水或普通水，

用于减小中子的速度。控制棒：镉棒，用于吸收中子，

控制核反应的快慢。三、核聚变1.核聚变：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变。2.核聚变条件：使原子核间的距离达到10-15m3.实现的方法：把原子核加热到温度达到几百万开尔文4.核聚变应用：氢弹5.天然核聚变：太阳的核燃烧三、核聚变6.核聚变的优点：（1）轻核聚变产能效率高，也就是说，相同质量的核燃料，反应中产生的能量比较多；（2）地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富；（3）轻核聚变更为安全、清洁。8.解决的两种方案：

（1）磁约束：带电粒子运动时，在匀强磁场中会由于洛伦兹力的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质，这就是磁约束。7.实现可控核聚变的困难：

核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。中科院环流器装置EAST三、核聚变（2）惯性约束：利用核聚变物质的惯性进行约束。在惯性约束下，可以用高能量密度的激光或X射线从各个方向照射参加反应物质，使它们“挤”在一起发生反应。由于核聚变反应的时间非常短，被“挤”在一起的核聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。8.解决的两种方案：

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“基本”粒子新教材人教版物理（高中选择性必修第三册）第五章

原子核一、发现新粒子1.发现历史：

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，并且知道了原子核和电子组成了原子，质子和中子组成了原子核。于是许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，并把它们叫作“基本粒子”。然而，随着科学的进一步发展，科学家们认识到这些粒子并不“基本”。道尔顿（原子）汤姆孙（电子）卢瑟福（质子）查德威克（中子）一、发现新粒子2.发现新粒子：从20世纪30年代以来，人们在对宇宙线的研究中陆续发现了一些新的粒子。二、粒子的分类1.强子：参与强相互作用的粒子。质子和中子都是强子。4.希格斯玻色子：希格斯场的量子激发。基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。2.轻子：轻子不参与强相互作用。最早发现的轻子是电子，后来发现的轻子有电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微