高中物理3.4裂变和聚变名师优质课获奖市赛课一等奖课件

四、裂变和聚变第1页1.知道重核裂变反应和链式反应发生条件。2.了解原子弹和核反应堆工作原理。3.知道轻核聚变反应。4.了解聚变反应特点,知道可控热核反应。第2页一二一、核裂变1.铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多碎块,把这个核反应定名为原子核裂变。2.由重核裂变产生中子使裂变反应一代接一代地继续下去过程,叫作核裂变链式反应。3.裂变物质能够发生链式反应最小体积叫作它临界体积,对应质量叫作临界质量。你知道核电站中反应堆里发生是什么核反应吗?答案:重核裂变反应。第3页一二二、核聚变和受控热核反应1.两个轻核结合成质量较大核,这么核反应叫作聚变。2.物质温度到达几百万摄氏度时,猛烈热运动使得一部分原子核含有足够动能,能够克服库仑斥力,碰撞时十分靠近,发生聚变,聚变又叫热核聚变。3.为了实现核聚变,能够用磁场约束参加反应物质,使其不致飞散;也能够利用聚变物质惯性进行约束。环流器是当前最好一个磁约束装置。第4页一二太阳会“死”吗?提醒:因为太阳能量增加与半径增加不相当,太阳表面温度将比现在低,从而变成一颗红巨星。这颗红巨星再经过几十亿年后,氦燃料也将消耗完成。像第一次消耗完氢燃料一样,太阳内核又会收缩,内部温度上升。对于很大恒星来说,这一次坍缩会造成碳元素聚变。然而,因为太阳质量不足以产生碳聚变,这么它将变成一颗白矮星。伴随内部温度和光度降低,最终变成一颗不发光黑矮星。第5页一二三一、铀核裂变1.一个经典铀核裂变反应:2.原子弹内部链式反应是不可控制,核电站中反应堆里链式反应是在人工控制下进行。链式反应过程中都能释放出巨大核能。第6页一二三二、轻核聚变使轻核发生聚变,必须使它们距离到达10-15m近距离。轻核聚变要比裂变释放更多能量。平均每个核子放出能量在3MeV以上,比裂变反应中平均每个核子放出能量大3~4倍。第7页一二三三、裂变与聚变比较1.原理不一样重核裂变是重核裂变成几个质量较小原子核,而聚变是几个轻核聚变(结合)成质量较大原子核。2.放出能量多少不一样聚变比裂变能放出更多能量。第8页一二三3.“燃料”丰富程度不一样聚变所需要“燃料”——氘在地球上非常丰富,1L海水中大约有0.03g氘,假如用来进行热核反应,放出能量约和燃烧300L汽油相当;而裂变燃料——铀在地球上储量有限,尤其是用于核裂变铀235,在铀矿中仅占0.7%,相比起来聚变燃料——氘要丰富得多,我国是一个“贫铀”国家,贮藏量不多。4.两种反应可控制性不一样裂变反应速度能够比较轻易地进行人工控制,所以,现在国际上核电站都是利用裂变放出能量;而聚变反应可控制性比较困难,世界上许多国家都主动研究可控热核反应理论和技术。第9页类型一类型二第10页类型一类型二题后反思求解核裂变释放出核能,要正确写出核反应方程,求出反应过程中质量亏损Δm,用ΔE=Δmc2计算出裂变过程中释放核能。第11页类型一类型二第12页类型一类型二第13页类型一类型二第14页类型一类型二题后反思和一切核反应一样,求核聚变中释放核能,首先要正确写出聚变方程,求出反应中质量亏损,利用ΔE=Δmc2求得反应中释放核能。第15页类型一类型二第16页123451关于铀核裂变,下述说法正确是(

)A.铀核裂变产物是各种多样,但只能裂变成两种不一样核B.铀核裂变时还能同时释放2~3个中子C.为了使裂变链式反应轻易进行,最好用纯铀235D.铀块体积对产生链式反应无影响解析:铀核受到中子轰击,会引发裂变,裂变产物是各种各样,含有极大偶然性,但裂变成两块情况多,也有分裂成多块,并放出几个中子;铀235受中子轰击时,裂变概率大,而铀238只有俘获能量在

1

MeV

以上中子才能引发裂变,且裂变概率小,而要引发链式反应,需使铀块体积超出临界体积。故选项B、C正确。答案:BC第17页12345第18页12345第19页12345解析:质量亏损是反应物与生成物质量之差,差值可用“u”或“kg”作单位,前者直接用1

u亏损放出931.5

MeV能量计算,后者核能单位是焦耳。答案:BD第20页123454原子核聚变有望给人类未来提供丰富洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参加几个聚变反应可能发生,放出能量。这几个反应总效果能够表示A.k=1,d=4

B.k=2,d=2C.k=1,d=6 D.k=2,d=3解析:由质量数守恒和电荷数守恒,分别有4k+d=10,2k+d=6,解得k=2,d=2。