高中物理 第三章 核能本章整合课件 新人教版选修1-2

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1、本章 整合 核能原子与原子核的结构 粒子的散射 : 卢瑟福核式结构模型原子核的组成 中子 : 查德威克质子 : 卢瑟福爱因斯坦质能方程 : E = m 2放射性的发现与放射性衰变放射性的发现 射线的发现 : 伦琴天然放射性的发现 : 贝克勒尔放射性衰变 种类、半衰期放射性的应用与防护核能核能的释放 核裂变核聚变核能的利用 核电站原子弹氢弹核能的危害及防护专题一 专题二 核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 衰变 自发 92238U 9023424 衰变 自发 9023491234- 10e 人工转变 人工控制 714N +24817O +11H ( 卢瑟福发现质子 ) 2449

2、612C +01n ( 查德威克发现中子 ) 1327241530P +01n ( 约里奥 居里夫妇发现放射性同位素 ,同时发现正电子 ) 1530P 143010e 专题一 专题二 续表 类型 可控性 核反应方程典例 重核裂变 比较容易 进行人工 控制 92235U +01n 561 443689 3 01n 92235U +01n 541363890 1 0 01n 轻核聚变 很难控制 12H +13H 2401n 专题一 专题二 【例题 1 】 现已建成的核电站发电的能量来自于 ( ) A. 天然放射性元素衰变放出的能量 B. 人工放射性同位素放出的能量 C. 重核裂变放出的能量 D.

3、化学反应放出的能量 解析 :现在核电站所用原料主要是铀 ,利用铀裂变放出的核能发电 ,故 答案 : C 专题一 专题二 题后反思 本题考查学生是否了解目前利用核能的现状 , 要求学生要关心能源和社会。 专题一 专题二 计算核能的四个关键点 1 . 正确理解质能方程的意义 , 辨别质量和能量的关系。 爱因斯坦质能方程 E= m 揭示了质量和能量的内在联系 , 实现了质量和能量的统一 , 即质量是作为物体所蕴藏能量的量度 , 物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系。质能关系的增量形式 E= 物质在反应或转化过程中 , 内部蕴藏的能量与可利用能量发生转化。同时 , 静止质量与运动质量也发生

4、了转化 , 但这并不是能量与质量间的 转化。如果认为核反应中亏损的质量转化成了能量 ,就是把质能关系误解为质量变成能量的关系了。 专题一 专题二 2 . 质量单位、原子核质量、原子核质量数的关系 物理学中把碳 12 原子质量的112定义为 “ 原子质量单位 ” , 符号为 u , 1 u = 1. 660 6 10- 27其他原子或原子核等微观粒子的质量与这个质量相比较 , 就得到了这个微观粒子的质量数 , 显然碳原子的质量数为 12 。质量数不是实际质量 , 而是指这个粒子质量相当于多少个质量单位。如铀原子 92232 32. 037 2 , 是指一个铀 23 2 原子的质量数是 232 .

5、 037 2 , 但它的实际质量为 2 32. 037 2 u , 也等于 232 . 03 7 2 1. 660 6 10- 27 专题一 专题二 3 . 质量数与物质摩尔质量的关系 科学实验表明 , 12 克碳 12 中所含有的碳原子数为 6. 02 1023个 , 如果在一定量的粒子集体中所含有的粒子数与 12 克碳 12 中所含有的碳原子数相同 , 我们就说它是 1 摩尔。很显然 , 碳 12 的摩尔质量为 12 克每摩尔 , 铀 9223232 . 037 2 克每摩尔 ,90228摩尔质量为 2 28. 028 7 克每摩尔 ,一个粒子的质量数的大小既是指这个 粒子的质量是这么多个

6、质量单位 , 又是指 1 摩尔这种粒子质量的大小 ( 以 “ 克 ” 为单位 ) 。 专题一 专题二 4 . 电子伏特与焦耳的关系 电子伏特与焦耳都是能量的单位 , 焦耳是国际单位制中的基本单位。电子伏特的定义是 “ 1 于一个电子在电场力作用下通过电势差为 1 V 的电场时所获得的动能 ” , 那么 1 1. 6 10- 19C 1 V = 1. 6 10- 19J , 或表示为k= 1. 6 10- 19J / e V 。根据质能方程有质量为 1 u 的物质对应的能量是E= m 1. 660 6 10- 27 ( 2. 997 9 108)2J = 931 . 5 M e V 。 专题一

7、专题二 【例题 2 】 试求在氢弹中当合成 1 氦核时所释放出的能量。 ( 氘核 12H 的质量为 2. 01 3 6 u , 氚核 13H 的质量为 3. 01 6 6 u , 氦核 24质量为4. 00 2 6 u , 中子的质量为 1. 00 8 7 u ) 专题一 专题二 解析 :设弹壳内装的是氘和氚元素 ,它们在高温下聚变生成氦 ,核聚变方程为 : 12 +13 2401n , 当一个氘核 12H 与一个氚核 13H 发生反应时放出的能量为 : E= m ( 2 . 0 1 3 6 + 3 . 0 1 6 6 - 4 . 0 0 2 6 - 1 . 0 0 8 7 ) 9 3 1 .

8、 5 1 7 . 6 1 核 (24 中所含的原子核数目为 : N= n 0004 . 002 6 6 . 0 2 1 023个 1 . 5 1 026个。 专题一 专题二 这样合成 1 核 ( 24 时所放出的总能量为 : E= N E= 1. 5 10 26 17 . 6 M e V = 2. 64 10 27 M e V 。 在氢弹中当合成 1 氦核时所释放出的能量为 2. 64 10 27 M e V 。 答案 : 2. 64 1 0 27 M e V 专题一 专题二 题后反思 氢弹是一种人工实现的可 控制的瞬间剧烈聚变的核能释放装置 , 同时氢弹内部还组装有一枚原子弹。利用普通炸药引爆原子弹产生高温高压、大量中子和氚 , 然后氘、氚发生聚变生成氦 , 这个反应只是氢弹爆炸过程中的一个反应方程。故本题了解氢弹发生聚变反应释放核能是很关键的。