七太阳和恒星的能量来源及元素合成-1核能和爱因斯坦的课件.ppt

1、七，太阳和恒星的能量来源及元素合成 1，核能和爱因斯坦的Emc2 2，恒星的能源和寿命3，恒星上元素的分布4，恒星上元素的合成5，福勒的贡献和获1983年诺贝尔奖 福勒 从事与元素合成有关核反应的实验和理论研究，被誉为这一领域的先驱者。他把原子核物理理论应用于天体物理学的研究成为核天体物理学这个新学科的奠基人。他因为对宇宙化学元素形成机制的研究而荣获1983年度的诺贝尔物理学奖。1，元素及宇宙中元素分布 宇宙化学元素合成 宇宙中存在的各种各样的物质都是由各种元素组成。地球、行星、太阳、恒星、星云以及星际介质中具有各种各样但不尽相同的元素及同位素。这些元素是在宇宙演化的不同阶段和不同的恒星演化过

2、程中产生的。弄清楚宇宙中各种元素的生成机制及形成目前观测到的丰度一直是科学家探求解决的难题。问题讨论 1，地球上有多少种元素？2，有什么方法可以探知恒星中或宇宙中的化学成分？丰富的物质世界 今天的物质世界丰富多采，是因为有多种多样的元素存在。宇宙中的万物都是由元素周期表中列出的各种元素所组成。不同元素的差别 不同的元素仅仅是它们原子核中的质子数和中子数的不同。具有相同质子数，但中子数不同的原子核形成同位素。20世纪20年代，天文学家通过光谱分析知道太阳物质组成。地球上的化学元素 地球上的化学元素种类繁多，宇宙其它天体上有的地球上都有。人体中也有丰富的元素，不仅有铁、碳、氮、钙、锂、铍、硼、氢，

3、还有微量的比铁更重的元素。元素丰度 太阳上的元素相对于氢的丰度是：氢（H）=1.0;氦（He）=0.38;氧(O)=0.001;碳(C)=0.00052;氮(N)=0.0001;硅(Si),镁(Mg),铁(Fe),钠(Na),钙(Ca),镍(Ni),铬(Cr),等在0.000028以下。什么是重元素 与通常意义下的重元素不同。天文学上习惯把氢和氦以外的元素称为重元素。大多数恒星上的元素丰度都差不多，也有某些种类的恒星的元素丰度差别比较大。宇宙中最多的元素 宇宙中最多的元素是氢原子，其原子核就是质子。按质量计，它约占宇宙全部看得见的物质的34。第二多的元素是氦，约占全宇宙的14。所有其他元素的总

4、和只占不足百分之一。但是不足百分之一其它元素种类繁多。氢 氦 碳 氧1681264211OCHeH原子核用符号X 为原子核所对应的元素符号A 为质量数，中子和质子的总数Z 为质子数AZX2，原子核和核反应，三种射线的发现 19世纪末发现天然放射现象后，科学家认识到原子核的复杂结构和核反应。放射性元素铀、钋和镭放出，三种射线。射线是氦的原子核，射线是电子，射线是能量很高的光子。在发现质子和中子后，才最后弄清楚原子核是由质子和中子组成的。核力 在原子核中有多个质子存在，质子带正电，彼此排斥。必然有一种力把众多的质子和中子紧紧地聚集在一起的。这就是核力。核力的作用范围非常小，作用距离只有10-13厘

5、米。引力电磁力 电磁力比引力强得多!2/)(dGmmgF2/)(dqqeF39103.2)(/)(gFeF 原子核之间接近很困难 原子核（或质子）之间的静电斥力和它们的电量成正比，和它们之间的距离的平方成反比。它们越接近，斥力越大。原子核中的质子越多，斥力越大。核聚变的困难 原子核是带正电的，同性电荷相斥使它们不可能彼此靠近。要使几个带正电的原子核或质子发生聚变，必须使它们彼此接近到10-13厘米核力能起作用的范围内。人工核反应 1919年卢瑟福用粒子（氦核）轰 击氮原子核，观测到闪光,确认为 质子 1930年发现由粒子轰击铍（Be）时产生穿透力极强的射线，后来确 认为中子 高能带电粒子加速器

6、，实行人工核 反应 带电粒子加速器 如何加速？带电粒子在电场和磁场中受什么力？电场力和罗伦兹力。加速器的原理：利用带电粒子在电场和磁场中受电场力和罗伦兹力的作用可以获得加速度的原理，研制成各种的高能带电粒子加速器。目前世界上的大型加速器可以把质子加速到10000亿电子伏特的能量。加速器使带电粒子获得很高的能量，成为轰击原子核的炮弹，实现人工原子核反应。能量单位：电子伏特 常用的有伏安（伏特安培）实现加速途径：1，高温2，高密，简并气体3，加速器3，太阳的能源 太阳能源和热核反应 太阳的表面温度大约为6000度，而中心温度却高达1200万度。它每秒钟向太空辐射的能量为3.8 1026焦耳。太阳的

7、年龄已经超过50亿年。根据地质资料，在这么长的时间内太阳的辐射能没有明显的变化。这表明，必定有一个长期而稳定的能源。懂得少的比懂得多的人聪明爱丁顿提出恒星能源来自核反应 1926年，爱丁顿首先提出恒星的能源只能是来自核反应。研究核反应的物理学家认为不可能 当时的物理学研究知道，只有当温度达到几百亿度时，才能发生聚变。而恒星中心区域的温度达不到这样的高温，所以他们认为在恒星内部不可能发生核反应。最后还是爱丁顿胜利了，物理学家终于发现，由于量子力学的隧道效应，在恒星内部温度的条件下是可以发生核反应的。但并不是爱丁顿解决的这个难题，他提出的看法和他的名气促进物理学家研究这个问题。氢核聚变 氢核聚变为

8、氦核是由4个氢核（质子）和两个电子形成的。但是不可能由它们直接形成。因为，要让6个粒子同时碰撞太难了，即使它们的速度足以使它们碰撞，但6个粒子同时碰撞的机会实在是太小了。氢聚变反应的质量损失 4个氢原子核总质量：4.0291原子质量单位 氦原子核质量 4.0015原子质量单位 质量亏损：0.0276原子质量单位爱因斯坦质能关系：E=mc2 每次氢聚变反应放出4.121012焦耳1克氢的聚变：6.211011焦耳 可使1500吨水从0度加热到100度 太阳质量41033克，70为氢 若其一半聚变为氦，足用350亿年 太阳中的产能区 氢聚变为氦的反应只有在1千多万度的高温下才能有效地进行。太阳内部

9、的温度是由中心在外逐渐降低的。只有中心附近的一个约为太阳半径的1/10的区域可进行氢聚变核反应。产能核心每秒钟产生约 41026焦耳的能量，正好和目前观测到的太阳辐射相当。福勒 福勒1933年就读于俄亥俄州立大学工程物理系。1936年他在加州理工学院获哲学博士学位。一直在加州理工学院凯洛格福辐射实验室工作。4，质子质子反应 氢核聚变为氦核 最简单的聚变反应 4个质子2个电子同时碰在一起太困难了。质子之间的静电斥力和它们之间的距离的平方成反比。它们越接近，斥力越大。分几次完成是可行的 氢聚变是由分三个步骤完成：(P-P反应)1，两个质子碰撞并发生聚变，形成氢的 同位素氘()2，由氘和质子碰撞形成

10、氦的同位素氦33，两个氦3()碰撞形成氦核，完成 由氢核聚变为氦核()的反应。21H32He42He114232323211212111112HHeHeHeHeHHeHHHe质子质子链式反应注意：元素由原子核中的质子数决定 PP反应 共6个质子参与，形成两个质子、一个氦核、两个中微子、两个正电子和两个光子。同时释放24.158电子伏特的能量。在太阳和恒星内部没有类似的加速器，发生聚变核反应只能靠高温。高温使原子电离为原子核和电子，同时使部分原子核具有很高的动能，使它们能克服库仑斥力达到可以发生聚变的程度。氢弹爆炸 在地球上已成功地实现氢聚变的热核反应，那就是氢弹爆炸。在太阳或其它和太阳质量差不

11、多的恒星所具有的温度条件下，只能有氢聚变为氦的反应。条件1，参加核反应的碳、氮、氧在反应前后并没有改变，特别是氮、氧是中间产物，产生了又消失。但一定要有碳存在；2，碳、氮、氧循环要求1500万的高温；3，要有足够多的氢核(质子)，就可以成为稳定的能源。5，重元素的产生和B2FH元素形成理论地球上的重元素来自何方？地球上现存的所有比铁重的元素，我们人体中的微量重元素都是50亿年以前超新星爆发的遗留物。除了宇宙大爆炸后形成的第一批恒星外，其它恒星中也都会有超新星爆发的遗留物。核反应的条件温度 由于原子核之间的静电斥力正比两者所带电荷之乘积，因此不同的核反应必须要在不同的温度下才能进行。碳、氮、氧循

12、环需要1500万度以上的高温。更重原子核之间的反应，需要的温度更高。重元素的产生 不是所有恒星都能产生比氦重的元素，由于合成重元素要求特别高的温度和压强，只有比较少的一部分大质量恒星能够产生重元素的核反应。比铁更重的元素，则是在超新星爆发短暂的时间内产生的。小质量恒星的演化（不要求）（16倍太阳质量）中心部分温度不太高，低于5亿度，密度也不太大，中心以碳和氧为主，不会发生新的热核反应。中心坍缩的结果是形成白矮星，外部大气形成行星状星云。不同质量的主序星寿命 在主序星阶段由热核反应提供能源，其寿命由由核燃料的燃烧殆尽的时间来决定，质量大的恒星热核反应迅速，核燃料消耗很快。而小质量恒星的核燃料消耗

13、非常慢，因此大质量恒星的寿命要比小质量恒星的寿命短得多。質量是主宰恒星演化的決定性因素。小质量恒星中心核反应 中等质量恒星的演化（不要求）（810倍太阳质量）中心部分温度比较高，达8亿度，密度也更大。可发生以碳元素为燃料的一系列核反应，形成镁、钠、氖、氧等。均为放热反应，很剧烈。最后将发展成爆炸，产生冲击波，引起外层的核反应，导致大规模爆发超新星爆发。中心形成中子星。大质量恒星的演化（不要求）（大于20倍太阳质量）由于体积比太阳大得多，密度不太高，中心部分进行碳、氧燃烧。最后形成以铁为主的核心。以后即使有核反应也是吸热反应。这之后，恒星就要坍缩，引起超新星爆发，中心留下一个黑洞。B2FH元素形

14、成理论B2 伯比奇夫妇（著名天文学家）F 福勒（核物理学家）H 霍伊尔（著名天文学家）福勒和霍伊尔 福勒虽是这篇论文的第三作者，但他却是核心人物。霍伊尔的作用也很大。出于谦虚和对著名天文学家伯比奇夫妇的尊敬，没有当第一作者。核反应实验 各种元素合成的核反应过程是否能实现取决于它们的反应速率和反应截面，以及反应所要求的温度和压强条件。这些都是要在实验室中进行实验和测量的。这些实验和计算非常繁杂，工作量很大。福勒的贡献 福勒和他的小组成功的完成了生成恒星中所有的元素及其同位素的将近100个核反应过程的反应速率的计算，为B2FH理论的建立作好了充分地准备。福勒与凯洛格实验室的合作者对恒星核合成理论的

15、形成起了关键作用。B2FH元素形成理论 于1956年在期刊上发表题为“星体元素的合成法”的论文，全面阐述了重元素在恒星内部发生的核反应中生成的理论。极高的评价 B2FH的论文受到，被视为科学经典论文。认为这篇论文解决了在恒星中产生各种天然元素的难题。这一理论提出了恒星不同演化阶段相应的八种核反应合成过程，可以形成所有的元素及其同位素。超新星爆发是重元素 产生的重要过程 比铁更重的元素，是在超新星爆发短暂的时间内产生的。随着超新星爆炸，众多的重元素便撒到宇宙空间去了。地球上重元素的来源 我们地球上现存的所有比铁重的，我们人体中的微量重元素都是50亿年以前超新星爆发的遗留物。除了宇宙大爆炸后形成的

16、第一批恒星外，其它恒星中也都会有超新星爆发的遗留物。恒星上的氦的比例约占30，但是用恒星上元素形成理论不能得到这么多。大量氦是在宇宙演化早期产生的。第八章 要求 1，宇宙中的元素及其丰度。2，如何探知恒星中或宇宙中的化学成分？3，用 表示原子核，写出氢、氦、碳、氧核的表达式。4，试说明太阳的能源。5，福勒的贡献和治学特点 6，名词解释：元素丰度；同位素；p-p反应AZX11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文，培养文言语感。2结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历

17、六年写下岳阳楼记，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(10071072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵

18、欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任

19、以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1初读文章，结合工具书梳理文章字词。2朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考

20、“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”？明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏，在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。

21、2以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得

22、昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见我的积累本。目标导学四：解读文段，把握文本内容1赏析第一段，说说本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此运用了怎样的艺术手法。明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落

23、在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。又写酿泉，其名字透出了泉与酒的关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段“山水之乐”的具体化。3第三

24、段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究

25、：作者以一个“乐”字贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之意不在酒，在乎山水之间也”前后呼应，并与“滁人游”“太守宴”“众宾欢”“太守醉”连成一条抒情的线索，曲折地表达了作者内心复杂的思想感情。目标导学六：赏析文本，感受文本艺术特色1在把握作者复杂感情的基础上朗读文本。2反复朗读，请同学说说本文读来有哪些特点，

26、为什么会有这些特点。(1)句法上大量运用骈偶句，并夹有散句，既整齐又富有变化，使文章越发显得音调铿锵，形成一种骈散结合的独特风格。如“野芳发而幽香，佳木秀而繁阴”“朝而往，暮而归，四时之景不同，而乐亦无穷也”。(2)文章多用判断句，层次极其分明，抒情淋漓尽致，“也”“而”的反复运用，形成回环往复的韵律，使读者在诵读中获得美的享受。(3)文章写景优美，又多韵律，使人读来不仅能感受到绘画美，也能感受到韵律美。目标导学七：探索文本虚词，把握文言现象虚词“而”的用法用法文本举例表并列1.蔚然而深秀者；2.溪深而鱼肥；3.泉香而酒洌；4.起坐而喧哗者表递进1.而年又最高；2.得之心而寓之酒也表承接1.渐

27、闻水声潺潺，而泻出于两峰之间者；2.若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝；3.野芳发而幽香，佳木秀而繁阴；4.水落而石出者；5.临溪而渔；6.太守归而宾客从也；7.人知从太守游而乐表修饰1.朝而往，暮而归；2.杂然而前陈者表转折1.而不知人之乐；2.而不知太守之乐其乐也虚词“之”的用法用法文本举例表助词“的”1.泻出于两峰之间者；2.醉翁之意不在酒；3.山水之乐；4.山间之朝暮也；5.宴酣之乐位于主谓之间，取消句子独立性而不知太守之乐其乐也表代词1.望之蔚然而深秀者；2.名之者谁(指醉翁亭)；3.得之心而寓之酒也(指山水之乐)【教学提示】更多文言现象请参见我的积累本。三、板书设计路线：环滁琅琊山酿泉醉翁亭风景：朝暮之景四时之景山水之乐(醉景)风俗：滁人游太守宴众宾欢 太守醉宴游之乐(醉人)心情：禽鸟乐人之乐乐其乐与民同乐(醉情)可取之处重视朗读，有利于培养学生的文言语感，并通过节奏划分引导学生理解文意，突破了仅按注释疏通文义的桎梏，有利于引导学生自主思考；不单纯关注“直译”原则，同时培养学生的“意译”能力，引导学生关注文言文的美感，在一定程度上有助于培养学生的核心素养。不足之处文章难度相对较高，基础能力低的学生难以适应该教学。会员免费下载