【高中物理】核裂变与核聚变 课件 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptx

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1、第4节核裂变与核聚变第五章原子核1.知道重核的裂变和链式反应2.会计算核裂变释放的能量3.了解原子弹的原理4.知道聚变反应的特点5.了解聚变反应的条件学习目标知识点 核裂变1定义：核物理中，把重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程，叫核裂变。1新知探究知识点 核裂变2铀核的典型裂变方程用中子轰击铀核时，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1新知探究知识点 核裂变3链式反应当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应1新知探究知识点 核裂变4链式反应的条件(1)铀块的体积大于临界体积(2)

2、铀块的质量大于临界质量以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足1新知探究名师指点铀核的裂变和裂变方程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式。(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23个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断进行下去，释放出越来越多的核能。名师指点铀核的裂变和裂变方程名师指点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200MeV估算，1kg铀235全部

3、裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温名师指点铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应在天然铀中，主要有两种同位素，99.3%的是铀238，0.7%的是铀235，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它们和中子发生作用的情况不同(1)铀235：俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘获低能量的中子发生裂变的概率大(2)铀238：只有俘获能量大于1MeV的中子才能发生裂变，且裂变的几率小能量低于1MeV的中子只与铀核发生弹性碰撞，不引起裂变因此，为了使链式反应容易发生，最好利用纯铀235.知识点 反应堆与核电站1.核反应堆：通过可控制的链式反应实现核能释

4、放的装置称为核反应堆2新知探究控制棒镉棒燃料棒铀棒减速剂知识点 反应堆与核电站2.反应堆工作原理(1)热源：在核电站中，核反应堆是热源，铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%4%)制成，石墨(重水)为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围2新知探究知识点 反应堆与核电站(2)控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒插入深度，就能控制核反应的剧烈程度2新知探究知识点 反应堆与核电站(3)冷却剂：核反应释放的能量大

5、部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的水泥防护层可以防止射线辐射到外面2新知探究知识点 反应堆与核电站2新知探究知识点 反应堆与核电站3.核电站的能量转化2新知探究名师指点重水重水是两个氘原子与一个氧原子形成的化合物，它的化学性质与普通水相同，但分子质量比普通水的大。名师指点在利用重核裂变制成的原子弹中，需不需要用镉制成的控制棒，为什么？答案：镉有吸收中子的特性，减少中子的数目，可以控制能量释放的速度，而原子弹需要在极短的时间内释放大量核能，发生猛烈爆炸，不需要控制速度

6、，故不需要镉棒。知识点 核聚变1定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的反应3新知探究知识点 核聚变3新知探究知识点 核聚变3条件在超高温条件下，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库伦斥力，发生核聚变。因此，核聚变又叫热核反应。3新知探究知识点 核聚变4优点核聚变产能效率高，燃料的储量丰富，更为安全、清洁。5实现困难核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。为了解决这个难题，科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束3新知探究1.我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（又被称为“人造太阳”）将在2020年投入运行，其所发生的可控核聚变方程是

7、已知、和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c，下列说法正确的是（）AX是质子B大亚湾核电站利用核聚变发电C该核反应所释放的核能为D和的结合能之和大于的结合能课堂训练解析：A根据质量数和电荷数守恒可知，X是中子，A错误；B大亚湾核电站是利用重核裂变来发电，B错误；C根据质能方程，该核反应所释放的核能为C正确；D比结合能大的原子核更稳定，一个氘核与一个氚核结合成一个核时，释放能量，则更稳定，比结合能更大，核子数守恒，则和的比结合能之和小于的比结合能，D错误。故选C。答案：C课堂训练2.能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（）A是人工核反应B是核裂变反应，该反应吸收能量C由于裂变比聚变产能效率高，目前的核电站是利用的裂变，用减速剂把快中子变为热中子，用镉棒控制反应速度D核聚变温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度，科学家设想的解决方案是磁约束和惯性约束课堂训练解析：A是核聚变反应，故A错误；B是核裂变反应，反应过程中有质量亏损，则该反应放出能量，故B错误；C由于裂变容易控制且发生的条件比聚变更低，则目前的核电站是利用的裂变，但聚变产能效率高，故C错误；D核聚变温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度，科学家设想的解决方案是磁约束和惯性约束，故D正确。故选D。答案：D课堂训练