2015高中物理-3.5-3.6-核裂变-核聚变-课件(教科版选修3-5).ppt

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1、第三章原子核3.5-3.6核裂变核聚变1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.了解核反应堆的工作原理及常见核反应堆类型.3.知道热核反应，了解受控核聚变反应研究的发展.学习目标定位学习探究区一、重核裂变二、裂变过程中核能的分析与计算三、核聚变发生的条件及特点一、重核裂变问题设计(1)铀核裂变是如何发生的？答案(1)铀核的裂变①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.②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2～3个中子，这些中子又引起其

2、他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.(2)重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，自然界不会自发地发生.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，这样形成了链式反应.要点提炼1.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，其中两种典型的反应是U＋→Ba＋Kr＋；U＋→Xe＋Sr＋.中子2.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.3.链式反应的条件(1)铀块的体积临界体积或铀块的质量临界质量.(2)有足够数量

3、的慢中子.中子大于大于例1关于铀核裂变，下列说法正确的是()A.铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B.铀核裂变时还能同时释放2～3个中子C.为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析铀核受到中子的冲击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故B、C正确.答案BC返回问题设计二、裂变过程

4、中核能的分析与计算重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有哪些？通过图1说明.图1答案中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重核和轻核的核子的平均质量较大.从题图中可以看出，铁原子核中核子的平均质量最小.如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，会有质量亏损，放出巨大的核能.获得核能的主要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变.要点提炼铀核裂变释放核能的计算1.首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm.2.根据计算释放的核能计算时注意Δm与ΔE单位的对应关系，若Δm用kg做单位，ΔE用J做单位；Δm用u做单位，ΔE用MeV做单位，1u相当于931.5MeV的能

5、量.ΔE＝Δmc23.若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的核能E＝.nΔE例22011年3月11日，日本发生了9.1级大地震，并引发海啸，在此次灾害中，日本福岛核电站发生了核泄露，对附近的环境造成了很大的危害.核泄露产生的射线具有非常大的危害性，能够使动植物体内的细胞发生癌变，致使生物死亡.根据以上材料回答以下问题：核电站的发电原理是通过核裂变产生巨大的能量，完成下面铀核裂变可能的一个反应方程＋________，并计算1kg铀核裂变放出的能量是______J.(结果保留两位有效数字，U、Ba、Kr和中子的质量分

6、别为235.0493u,140.9139u,91.8973u,1.0087u，1u＝1.66×10－27kg)解析一个铀原子核裂变放出的核能为ΔE＝Δmc2＝(235.0493u－140.9139u－91.8973u－2×1.0087u)×1.66×10－27kg×(3×108m/s)2＝3.3×10－11J，E＝NA·ΔE＝×6.02×1023×3.3×10－11J＝8.45×1013J.答案3n8.45×1013返回要点提炼三、核聚变发生的条件及特点1.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反应.2.聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接

7、近核力发生作用的距离m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能.要使原子核具有足够大的动能，就要给它们，使物质达到几百万开尔文的高温.放能10－15加热3.核裂变与核聚变的区别反应方式比较项目核裂变核聚变放能原理重核分裂成两个或多个①的原子核，放出核能两个轻核结合成②的原子核，放出核能中等质量质量较大放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要③3～4倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应④得多大简单例3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