高中物理 《重核的裂变和轻核的聚变》课件 新人教选修35.ppt

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1、复习引入复习引入2021/8/11 星期三1 研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：子的平均质量与原子序数有如图的关系：核子的平均质量是：核子的平均质量是：原子核的质量核子数2021/8/11 星期三2核子平均质量核子的平均质量与原子序数之间的关系核子的平均质量与原子序数之间的关系2021/8/11 星期三3重核的裂变和轻核的聚变2021/8/11 星期三4 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核物理学中把重核分裂成质量较小的核

2、，释放核物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做能的反应叫做能的反应叫做能的反应叫做裂变裂变裂变裂变把轻核结合成质量较大的核，把轻核结合成质量较大的核，把轻核结合成质量较大的核，把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做释放出核能的反映叫做释放出核能的反映叫做释放出核能的反映叫做聚变聚变聚变聚变一、裂变一、裂变聚变裂变2021/8/11 星期三5 1939193919391939年年年年12121212月，德国物理学家哈恩和他的助手月，德国物理学家哈恩和他的助手月，德国物理学家哈恩和他的助手月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用

3、中子轰击铀核时，铀核发生斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：其核反应方程是：其核反应方程是：其核反应方程是：铀核的裂变铀核的裂变+裂变中释放出巨大的能量，在上

4、述裂变中，裂裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能量为释放出的能量为释放出的能量为释放出的能量为2021/8/11 星期三6 1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量2021/8/11 星期三8用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中用中子轰击铀核时，铀核发生了

5、裂变，释放出的中用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是子又引起了其他铀核的裂变，也就是子又引起了其他铀核的裂变，也就是子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应链式反应链式反应链式反应链式反应链式反应2021/8/11 星期三9由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应链式反应链式反应使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它的做它的临界体积临界体积，相应的质量叫做相应的质量叫做临界质量临界质量。2021/8/1

6、1 星期三10原子弹2021/8/11 星期三11 “小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑 在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡 “原子弹之父”奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉我是死神，我是世界的毁灭者”原子弹2021/8/11 星期三12美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁美国原子

7、弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云伤在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云伤在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云伤在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12121212英英英英里多广岛市区里多广岛市区里多广岛市区里多广岛市区80%80%80%80%的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，64000640006400064000人丧人丧人丧人丧生，

8、生，生，生，72000720007200072000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的人受伤，伤亡总人数占全市总人口的人受伤，伤亡总人数占全市总人口的人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%53%53%53%长崎市长崎市长崎市长崎市60%60%60%60%的建筑物被摧毁，伤亡的建筑物被摧毁，伤亡的建筑物被摧毁，伤亡的建筑物被摧毁，伤亡86000860008600086000人，人，人，人，占全市占全市占全市占全市37%37%37%37%原子弹2021/8/11 星期三13原子弹在山田须磨子（一位当年的爆炸目击在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者）的一幅画：在遥远的广岛上空，者）的一幅画：在遥远的广岛

9、上空，原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的光原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的光芒芒 2021/8/11 星期三14广岛红十字医院里，一个严重广岛红十字医院里，一个严重烧伤的学生仰面躺在一张草席烧伤的学生仰面躺在一张草席上。他的五官几乎全被原子弹上。他的五官几乎全被原子弹爆炸产生的热浪抹掉了。四天爆炸产生的热浪抹掉了。四天后他死了。后他死了。倒塌的钢架结构建筑物倒塌的钢架结构建筑物 2021/8/11 星期三15核防护（）核爆炸瞬时效应防护。（）核爆炸瞬时效应防护。对核袭击的防护大致可分为两大类。利用工事进行掩蔽利用工事进行掩蔽在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背在开阔地面上的人员，当发现核爆闪

10、光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。向爆心卧倒，可减轻伤害。（）放射性沾染防护。（）放射性沾染防护。避开在沾染区或高照射量率的地区行动避开在沾染区或高照射量率的地区行动人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间量缩短时间及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质在人体内的存留放射性物质在人体内的存留2021/8/11 星期三16原子弹中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图2021/8/11 星期三17解

11、决能源危机根本途径核能 可开发的可开发的核裂变核裂变燃料资源可使用上燃料资源可使用上千年。千年。核聚核聚变变资源可使用几亿年。资源可使用几亿年。二、核电站二、核电站2021/8/11 星期三18水泥防护层水泥防护层控制棒控制棒镉棒镉棒燃料棒燃料棒铀棒铀棒减速剂减速剂链式反应的应用核电站慢中子反应堆二、核电站二、核电站2021/8/11 星期三19核能核能-解决能源危机的根本途径解决能源危机的根本途径核发电量占总发电比例最多的核发电量占总发电比例最多的核发电量占总发电比例最多的核发电量占总发电比例最多的10101010个国家是：个国家是：个国家是：个国家是：法国法国法国法国 75%75%75%7

12、5%立陶宛立陶宛立陶宛立陶宛 73.1%73.1%73.1%73.1%比利时比利时比利时比利时 57.7%57.7%57.7%57.7%保加利亚保加利亚保加利亚保加利亚 47.1%47.1%47.1%47.1%斯洛伐克斯洛伐克斯洛伐克斯洛伐克 47%47%47%47%瑞典瑞典瑞典瑞典 46.8%46.8%46.8%46.8%乌克兰乌克兰乌克兰乌克兰 43.8%43.8%43.8%43.8%韩国韩国韩国韩国 42.8%42.8%42.8%42.8%匈牙利匈牙利匈牙利匈牙利 38.3%38.3%38.3%38.3%亚美尼亚亚美尼亚亚美尼亚亚美尼亚 36.4%36.4%36.4%36.4%世界核能发

13、电占全部电量世界核能发电占全部电量1/41/4 2021/8/11 星期三20核电站秦山核电站核电站秦山核电站2021/8/11 星期三21 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做能的反应叫做能的反应叫做能的反应叫做裂变裂变裂变裂变把轻核结合成质量较大的核，把轻核结合成质量较大的核，把轻核结合成质量较大的核，把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做释放出核能的反映叫做释放出核能的反映叫做释放出核能的反映叫做聚变聚变聚变聚变三、核聚变三、核聚变聚变裂变202

14、1/8/11 星期三22轻核的聚变（热核反应）轻核的聚变（热核反应）:某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做原子核，这种核反应叫做聚变聚变。2021/8/11 星期三23根据所给数据根据所给数据,计算下面核反应放出的能量计算下面核反应放出的能量:氘核的质量：氘核的质量：mmD D2.014102u2.014102u氚核的质量：氚核的质量：mmT T3.016050u3.016050u氦核的质量：氦核的质量：mm4.002603u4.002603u中子的质量：中子的质量：mmn n=1.008665u=1.008665u2021/8/1

15、1 星期三24发生聚变的条件发生聚变的条件:使原子核间的距离达到使原子核间的距离达到1010-15-15m m实现的方法有实现的方法有:1 1、用加速器加速原子核；、用加速器加速原子核；、把原子核加热到很高的温度；、把原子核加热到很高的温度；108109K不经济不经济聚变反应又叫聚变反应又叫热核反应热核反应2021/8/11 星期三25核聚变的利用氢弹弹体弹体引爆装置引爆装置小小型型原原子子弹弹三种炸药：三种炸药：普通炸药普通炸药235氘、氚氘、氚爆炸爆炸裂变裂变聚变聚变氘、氚、重氘、氚、重氢化钾等氢化钾等铀铀235外壳外壳普通炸药普通炸药2021/8/11 星期三26氢弹爆炸形成的磨姑云氢弹

16、爆炸形成的磨姑云2021/8/11 星期三27热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。见教材P101四、可控热核反应四、可控热核反应核聚变的利用核聚变的利用可控热核反应将为人类提供巨大的能源可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置可控核聚变装置“中国环流器中国环流器1 1号号”已取得不少研已取得不少研究成果究成果.2021/8/11 星期三28现在的技术还不能控制热核反应。现在的技术还不能控制热核反应。问题有：问题有：、热核反应的的点火温度很高；、热核反应的的点火温度很高；、如何约束聚变所需的燃料；、如何约束聚变所需的燃料；磁场约束磁场约束2021/8/11 星期三29问题有：、热核反应的的点火温度很高；、如何约束聚变所需的燃料；惯性约束、反应装置中的气体密度要很低，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；现在的技术还不能控制热核反应。现在的技术还不能控制热核反应。2021/8/11 星期三30核聚变普遍存在于宇宙中2021/8/11 星期三312021/8/11 星期三322021/8/11 星期三33