《高中物理 第四章 原子核 第五节 裂变和聚变同步备课课件 粤教版选修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第四章 原子核 第五节 裂变和聚变同步备课课件 粤教版选修（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第四章,第五节 裂变和聚变,学习目标 1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件. 2.掌握核聚变的定义及发生条件. 3.会计算裂变、聚变所释放的能量.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、核裂变和链式反应,如图1为铀核裂变示意图.,答案,图1,(1)铀核裂变是如何发生的？,答案 铀核的裂变 核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状. 核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式
2、反应.,(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？,答案 重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生，故铀核裂变不会自发地进行.要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应.,答案,对核裂变和链式反应的理解 1.核裂变 重核被中子轰击后分裂成两个较轻的核，并放出 的过程. 2.铀核裂变 用 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,能量,中子,3.链式反应 由重核裂变产生的 使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应. 4.链式反应的条件 (
3、1)铀块的体积 或等于临界体积或铀块的质量 或等于临界质量. (2)有足够数量的 中子.,中子,大于,大于,慢,判断下列说法的正误. (1)铀核的裂变是一种天然放射现象.( ) (2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去.( ) (3)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变.( ) (4)铀核裂变的产物是钡和氪，且固定不变，同时放出三个中子.( ),二、受控热核反应,1.聚变 两个轻核结合成质量较大的核，释放出能量的反应，称为核聚变，聚变反应又称为热核反应. 2.聚变方程 3.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 m，这要克服电荷间巨大的库仑斥力作用，要求使
4、轻核具有足够大的动能.要使原子核具有足够大的动能，有一种方法就是给它们 ，使物质达到几百万度以上的高温.,1015,加热,判断下列说法的正误. (1)核聚变时吸收能量.( ) (2)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大.( ) (3)轻核聚变比裂变更完全、清洁.( ) (4)实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受如此高的温度. ( ),题型探究,一、核裂变与其释放核能的计算,1.常见的裂变方程,2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积.体积超过临界体积时，保证中子能够碰到铀核. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子.,3.
5、裂变反应的能量 铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量.一个铀235核裂变时释放的能量如果按200 MeV估算，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧释放的化学能，裂变时能产生几百万度以上的高温. 4.铀的同位素中铀235比铀238更容易发生链式反应.,例1 关于重核的裂变，下列说法正确的是 A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应 C.重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少 D.重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能,解析,答案,解析 核裂变释放的能量来源于裂变过程
6、的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确； 发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误； 重核裂变时，核子数守恒，C错误.,重核裂变的实质 1.重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多中子的过程. 2.重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是重核的平均结合能比中等质量的核的平均结合能要小.所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量.,例2
7、 用中子轰击铀核( )，其中的一个可能反应是分裂成钡( )和氪 ( )两部分，放出3个中子.各个核和中子的质量如下： mU390.313 91027 kg，mn1.674 91027 kg； mBa234.001 61027 kg，mKr152.604 71027 kg. 试写出核反应方程，求出反应中释放的核能.,解析,答案,解析 根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒，就可以写出核反应方程.根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能.,则核反应前后的质量亏损为 mmUmnmBamKr3mn3.5781028 kg， 由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为Emc23.5781028
8、 (3108)2 J3.220 21011 J.,二、聚变及释放核能的计算,1.核聚变的特点 (1)轻核聚变是放能反应：从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应. (2)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. (3)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. (4)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.,2.核聚变的应用 (1)核武器氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置.它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸. (2)可控热核反应：目前处于探索阶段
9、.,3.重核裂变与轻核聚变的区别,17.6,解析 根据质量数和电荷数守恒可得x是 (中子). 核反应中的质量亏损为m2.014 1 u3.016 1 u4.002 6 u1.008 7 u0.018 9 u 所以该反应释放出的能量为Emc217.6 MeV.,解析,答案,解析,答案,针对训练 (多选)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”的说法正确的是,C.根据公式Emc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比 裂变反应大得多 D.根据公式Emc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与 裂
10、变反应相同,根据轻核聚变特点，相同质量的核燃料，轻核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故选项C正确.,达标检测,A.X原子核中含有86个中子 B.X原子核中含有141个核子 C.因为裂变时释放能量，根据Emc2，所以裂变后的总质量数增加 D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少,解析,答案,1,2,3,4,解析 X原子核中的核子数为(2351)(942)140个，B错误； 中子数为140(9238)86个，A正确； 裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误.,2.(多选)下列关于聚变的说法中，正确的是 A.要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功 B.轻核
11、聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫做热核反应 C.原子弹爆炸能产生几百万度以上的高温，所以氢弹可以利用原子弹引 发热核反应 D.太阳和许多恒星内部都在进行着剧烈的热核反应，在地球内部也可自 发地进行,1,2,3,4,解析,答案,解析 轻核聚变时，要使轻核之间距离达到1015 m，故必须克服库仑斥力做功，A正确； 要克服核子间作用力做功，必须使反应的原子核有足够大的动能，方法就是将其加热到几百万度以上的高温，B正确； 热核反应必须在几百万度以上的高温下进行，这样高的温度可利用原子弹爆炸释放的能量获得，C正确； 在太阳和许多恒星内部都存在热核反应，但在地球内部不会自发地进行，D错.,1,2,
12、3,4,A.(Mm1m2)c2 B.(Mmm1m2)c2 C.(Mm1m29m)c2 D.(m1m29mM)c2,答案,解析,1,2,3,4,解析 铀235裂变时的质量亏损mMmm1m210mMm1m29m，由质能方程可得Emc2(Mm1m29m)c2.,4.太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.(已知质子质量为mH1.007 3 u，氦核质量为mHe4.001 5 u，正电子质量为me0.000 55 u，结果保留两位小数，1 u相当于931.5 MeV的能量) (1)写出这个核反应方程；,答案,解析,1,2,3,4,(2)这一核反应能释放多少能量？,答案,解析,1,2,3,4,答案 24.78 MeV,解析 反应前的质量m14mH41.007 3 u4.029 2 u，反应后的质量m2mHe2me4.001 5 u20.000 55 u4.002 6 u，mm1m20.026 6 u，由质能方程得，释放能量Emc20.026 6931.5 MeV24.78 MeV.,(3)已知太阳每秒释放的能量为3.81026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？,答案,解析,1,2,3,4,答案 4.22109 kg,解析 由质能方程Emc2得太阳每秒减少的质量,
