粵教版高中物理選擇性必修第三冊·第五章原子與原子核第5節(jié)裂變與聚變（課件PPT）-課件下載-教習網(wǎng)

第節(jié) 4裂變與聚變高中物理選擇性必修第三冊第五章學習目標知道重核裂變和輕核聚變，發(fā)展物質觀念和能量觀念。了解鏈式反應，體會用物理模型分析問題。了解可控熱核聚變反應，加深對“能量守恒但能源有限”的理解。了解核技術應用對人類生活和社會發(fā)展的影響，思考科學技術與社會的關系。了解人類探索粒子的歷程，知道探索歷程中的重要史實和發(fā)現(xiàn)，感受科學家的責任擔當。引入較重的核分裂成中等大小的核，較小的核合并成中等大小的核的過程中，都有可能釋放出能量。核電站以及原子彈、氫彈等核武器，利用的就是這些核能。在這些裝置中，核能是怎樣被轉化和使用的呢？1．核裂變：核物理中，把重核被中子轟擊后分裂成兩個質量差不多的新原子核，并放出核能的過程，叫核裂變。1938年，德國物理學家哈恩與斯特拉斯曼利用中子轟擊鈾核時，發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變.1）發(fā)現(xiàn)：2）裂變產(chǎn)物：多種多樣2. 鈾核的裂變一.核裂變與鏈式反應 3）鈾核的典型裂變方程4）核裂變種類?二分裂質量數(shù)守恒電荷數(shù)守恒三分裂四分裂…概率?1947年我國著名物理學家錢三強、何澤慧夫婦首先觀察到中子轟擊鈾核的三分裂現(xiàn)象。? 1947年在實驗中發(fā)現(xiàn)鈾核也可能分裂成三部分和四部分。上世紀五十年代領導建成中國第一個重水型原子反應堆和第一臺回旋加速器。又組織聯(lián)合攻關，為第一顆原子彈和氫彈的研制成功作出了重要貢獻。中國原子能科學之父錢三強5）核裂變中的能量變化求：1個U235發(fā)生裂變釋放的能量？ ? 1）定義：當一個中子引起一個重核裂變后，裂變釋放的中子再引起其他重核裂變，且能不斷繼續(xù)下去，這樣的核反應叫鏈式反應 2）必要條件：核裂變物質的體積大于或等于臨界體積3.鏈式反應1.核聚變：2）發(fā)生條件：例如：原子核間距離接近10-15m范圍內,需要幾百萬攝氏度的高溫，所以聚變又叫熱核反應.1）定義：輕核結合成質量較大的原子核的反應叫聚變.3）實例熱核反應在宇宙中時時刻刻地進行著，太陽就是一個巨大的熱核反應堆。氫彈，由化學炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸。①宇宙天體：② 核武器：二.核聚變及受控熱核反應實現(xiàn)可控核聚變的兩種方案：磁約束和慣性約束。2．核聚變與核裂變相比有很多優(yōu)點1) 輕核聚變產(chǎn)能效率高。2) 地球上核聚變燃料的儲量豐富。3) 輕核聚變更為安全、清潔。3．受控熱核反應 4.核聚變的能量?氘核的質量：mD＝2.01410u氚核的質量：mT＝3.01605u氦核的質量：mα＝4.00260u中子的質量：mn=1.00867u求：1個氘核一個氚核發(fā)生裂聚釋放的能量？ ?1個U235發(fā)生裂變釋放的能量200.55MeV能量，1個氘核和一個氚核聚變放出17.59MeV能量，哪個反應放出的多？哪個反應單個核子放出的能量多？ 5.核聚變的前景與挑戰(zhàn)?1）產(chǎn)能效率高；2）燃料儲量豐富；3）產(chǎn)物安全、清潔。1）克服強大的庫侖力；2）反應溫度太高，無容器可以承受。三.核能利用1.核電站：1）核電站工作流程核電站是利用原子核裂變反應釋放出能量，經(jīng)能量轉化而發(fā)電的。2）核反應堆：由天然鈾或濃縮鈾(鈾235的含量占2%～4%)制成，它是核反應堆的燃料。①鈾棒：石墨(或重水)作為慢化劑，附著在鈾棒周圍，使反應生成的快中子變?yōu)槁凶樱阌诒烩?35“捉”住，發(fā)生核裂變。屏蔽射線，防止放射性污染。④水泥防護層：主要作用是吸收中子，控制反應速度，所以叫作控制棒。③鎘棒：②石墨(或重水)：3）核電站優(yōu)點：① 消耗的核燃料少② 污染小一座百萬千瓦級的核電站，一年只消耗濃縮鈾30噸左右，而同樣功率的火電站每年要消耗煤250萬噸。核電站對環(huán)境的污染比火電站小。大亞灣核電站2.核動力潛艇，破冰船和核動力航母例題：2017年5月25日，“華龍一號”全球首堆示范工程—福清核電5號機組順利完成穹頂?shù)跹b，工程正式由土建階段進入安裝階段。在核電站中，核反應堆釋放的核能轉化為電能，核反應堆的工作原理是利用中子轟擊重核鈾發(fā)生裂變反應，釋放出大量核能。已知一個核裂變時能釋放200 MeV的能量，燃燒1kg 煤所放出的能量為2.94×107 J .請從數(shù)量級上感受鈾完全裂變釋放的能量與燃燒煤釋放的能量的差異。分析：可以分別選取1kg的和煤，比較1kg 完全裂變和1kg煤完全燃燒所釋放的能量。解：1kg 含有的原子數(shù)目而200MeV相當于，則1kg鈾完全裂變釋放能量所釋放的能量相當于完全燃燒的煤的質量如果 1 kg 鈾全部裂變，它放出的能量就相當于 2800 t 標準煤完全燃燒時放出的化學能。裂變和聚變核裂變與鏈式反應核聚變及受控熱核反應核能的利用核電站原子彈氫彈核電站核動力潛艇，航母等本課小結當堂檢測1. ［多選］關于鈾核裂變，下列說法正確的是（　　）A.鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，但只能裂變成兩種不同的核B.鈾核裂變時還能同時釋放2~3個中子C.為了使裂變的鏈式反應容易進行，最好用鈾235D.鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈式反應無影響B(tài)C【解析】　A錯，B對：鈾核受到中子的轟擊，會引起裂變，放出2~3個中子，裂變的產(chǎn)物不唯一，只是裂變成兩塊的情況多，也有分裂成多塊的情況。C對：鈾235受慢中子的轟擊時，裂變的概率大，而鈾238只有俘獲能量在1 MeV以上的中子才能引起裂變，且裂變的幾率小。D錯：要引起鏈式反應，需使鈾塊體積超過臨界體積。??CD3.［多選］關于核反應堆，下列說法正確的是（　?。〢.鈾棒是核燃料，裂變時釋放核能B.鎘棒的作用是控制反應堆的功率C.石墨的作用是吸收中子D.冷卻劑的作用是控制反應堆的溫度和輸出熱能【解析】A對：鈾棒是核燃料，裂變時放出能量。B對：鎘棒吸收中子的能力很強，作用是調節(jié)中子數(shù)目以控制反應速度，即控制反應堆的功率。C錯：慢中子最容易引發(fā)鈾核裂變，所以在快中子碰到鈾棒前要進行減速，石墨的作用是使中子減速。D對：水或液態(tài)金屬鈉等流體在反應堆內外循環(huán)流動，把反應堆內的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時也使反應堆冷卻，控制溫度。ABD4.［多選］關于核聚變，下列說法正確的是（　?。〢.兩個輕核只有聚變?yōu)橹械荣|量的原子核時才放出能量B.同樣質量的輕核發(fā)生聚變時放出的能量比同樣質量的重核裂變時釋放的能量大好多倍C.聚變反應的條件是聚變物質的體積達到臨界體積D.發(fā)生聚變反應時的原子核必須有足夠大的動能【解析】A錯：兩個輕核聚變?yōu)檩^大質量的原子核時可釋放能量，但不一定是中等質量的原子核。B對：輕核聚變放出的能量比同樣質量的重核裂變釋放的能量大得多。C錯，D對：裂變反應的條件是裂變物質的體積達到臨界體積，而聚變反應的條件是原子核間距達到10-15 m，故要求有足夠大的動能才能克服原子核間的斥力做功。BD?【解析】裂變是重核變?yōu)橘|量較小的核，②是裂變；衰變有α衰變和β衰變，α衰變的結果是釋放氦核，β衰變的結果是釋放電子，①是β衰變；聚變是質量較小的核結合成質量較大的核，③是聚變，故C正確。C謝謝！