人教版高中物理选修1-2《第3章第4节裂变和聚变》课件（共46张PPT）

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1、新课导入,什么是裂变？什么是聚变？ 让我们通过这节课来学习一下有关的知识吧！,4.裂变和聚变,第三章 核能,教学目标,1. 知识与能力,知道重核的裂变和链式反应及条件。知道核反应堆和核电站。,2 . 过程与方法,通过轻核的聚变反应，了解聚变相对其他能源的优点。,了解裂变和聚变的应用，感受前辈科学家不惜努力的献身精神和人格魅力。,3 . 情感态度与价值观,重核的裂变和链式反应。,教学重难点,1、核裂变,2、核聚变和受控热核反应,本节导航,回顾核反应中的能量变化,吸收能量,放出能量,2.2MeV（ ）,中子,质子,2.2MeV（ ）,中子,质子,核聚变,核子的平均给合能随质量数的变化,物理学中把重

2、核分裂成两个较轻的核时，释放出核能的反应叫做核裂变,核子的平均给合能随质量数的变化,核裂变与链式反应,铀核裂变（核反应方程）,一般来说，一个铀核裂变要放出23个中子。这些中子又会引起新的裂变、释放更多的能量,链式反应,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,链式反应的应用原子弹,原子弹装药重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,链式反应的应用原子弹,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

3、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”,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团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡共86000人，占全市37% ,链式反应的应用原子弹,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，原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的光芒,动画：重核裂变,把两个轻核聚合成较

4、重的核时，释放出核能的反应叫做核聚变,核聚变与热核反应,核聚变是指由轻核，主要是指氘或氚核， 在一定条件下（如超高温高压），发生聚合 作用，生成新的重核，并伴随着巨大的能量 释放的一种核反应，这种反应又叫热核反应,核聚变没有核裂变的放射污染等环境问题，而且其原料来源几乎取之不尽，是最理想的能源方式。热核反应在宇宙中是很普遍的现象，在太阳和许多恒星内部，温度都高达1千万摄氏度以上，在那热核反应激烈地进行着,人工的热核反应可以通过原子弹爆炸时产生的高温来达到，氢弹就是这样制成的,太 阳,聚变与裂变能,D,3He,4He,T,U,Li,聚变,裂变,聚变能,裂变能,原子质量,平均结合能,D + T =

5、 n + 4He D + T = p + 3He,核聚变反应,受控热核聚变,10克氘15克氚 人一生所需能源 500升海水含10克氘 无环境污染及长寿命放射性废料,劳逊判据（Q1） T10keV （1亿度） nt 3x1020m-3s,聚变需要亿度高温,劳伦斯利弗莫尔国家实验室鸟瞰图,美国国家点火装置实验室的俯视图,点火装置的一个三层结构,这张照片显示的点火装置的一个三层结构，其中装有重26.4万磅， 直径10米的靶室。,课堂小结,1. 核裂变：,2. 核聚变：,铀核裂变（核反应方程）,D + T = n + 4He D + T = p + 3He,课堂练习,1、水（包括海水）是未来的“煤炭”

6、，能从根本上解决人类能源问题。这是指 （填“氢能”、“核能”、“氢能和核能”）和利用。请说明理由。,答案一：核能 因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。 答案二：核能和氢能 因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题做出贡献。,2、在下列4个核反应方程中，x表示质子的是 （ ）,ABCD,解析：由核反应方程的质量数和电荷数守恒，可得各个选项中的x分别为正电子、粒子、质子、中子,C,3、静止的锂核（ Li）俘获一个速度为7.7106m/s的中子，发生核反应后若只了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（产生H

7、e），它的速度大小是8.0106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。（1）写出此核反应的方程式；（2）求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；（3）此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据。,4、原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体被加热到适当高温时，氖核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为（ ）,，由平衡条件可知 A. k=1, d=4 B. k=2, d=2 C. k=1, d=6 D. k=2, d=3,B,由质量数守恒和电荷数守恒，分别有,，解得 k=2，d=2。正确选项为B。,5、放射性同位素针232经衰变会生成氧，其衰变方程为

8、（ ）,Rn+x+y， 其中 A. x=1,y=3 B. x=2,y=3 C. x=3,y1 D. x=3,y=2,Th,Rn+x+y,由质量数守恒和电荷数守恒得：232=220+4x,90=86+2x-y可解得：x=3、 y=2,D,6、下列说法正确的是（ ） A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构 C一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短 D按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加,D,解析：基础知识记忆,7、某放射性元素经过6 次衰变和8次衰变，生成了新核则新核

9、和原来的原子核相比（ ） A质子数减少了12 B质子数减少了20 C中子数减少了14 D核子数减少了24,D,解析：两种衰变形式的理解,高考链接,1、“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的，一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面说法正确的是（ ） A母核的质量数等于子核的质量数 B母核的电荷数大于子核的电荷数 C子核的动量与中微子的动量

10、相同 D子核的动能大于中微子的动能,D,解析：由于中微子的质量远小于质子的质量，所以母核的质量数等于子核的质量数，A正确。 由于中微子不带电，由电荷守恒，B不正确。由动量守恒定律，一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，它们的动量分别是P子核、P中微子，满足P子核+P中微子=0，动量是矢量，P子核和P中微子方向相反，C不正确。动能,，子核与中微子的动量大小相等，中微子的质量小，所以D不正确。,2、2006年5月20日，由中科院等离子体物理研究所设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克（Experimental Advanced Superconducting Tokamak, EAST）核聚变实验装置（俗称“人造小太阳”）调试成功，等离子体稳定运行的时间可达16分钟，是迄今为止世界上能让等离子体运行时间最长的“人造太阳”实验装置。这种EAST核聚变实验装置之所以称作“人造太阳”，是因为这个装置产生能量的原理和太阳产生能量的原理一样。其核反应方程是,C,解析：太阳内部发生的是聚变反应,3、,衰变是原子核放出微粒（如、等）而变成新的核的过程；聚变指轻核合并成较大的核的反应；而重核分裂成质量较小的两个核或多个核则是裂变。选C。,C,习题解答,1. 解： 每个重核裂变时放出多个中子，这些种子将引发更多的重核发生裂变使链式反应成为可能。,