第六节 重核的裂变
重核裂变课件
重核裂变课件一、引言核裂变是指重核在吸收中子后，发生核反应，分裂成两个或多个较轻的核，并释放出大量能量的过程。
这一现象最早由德国物理学家奥托·哈恩在1938年发现，其研究成果为人类开发核能奠定了基础。
本课件旨在介绍重核裂变的基本原理、反应类型、应用领域及安全控制等方面的知识。
二、重核裂变的基本原理1.核裂变过程重核裂变是指重核在吸收一个中子后，发生核反应，分裂成两个较轻的核，并释放出大量能量的过程。
裂变过程中，重核吸收一个中子后，形成一个复合核，该复合核处于激发态，不稳定。
随后，复合核发生形变，两个较轻的核在形变过程中分离，同时释放出两个或多个中子、大量的能量以及γ射线。
2.裂变链式反应在裂变过程中，释放出的中子可以继续引发其他重核发生裂变，形成链式反应。
为了维持链式反应，必须满足临界条件，即裂变产生的中子数量等于或大于吸收的中子数量。
在实际应用中，通过控制棒等手段调节中子数量，实现对链式反应的控制。
3.裂变产物及能量释放重核裂变产物主要包括两个较轻的核（裂变碎片）、释放的中子、能量（包括裂变能和γ射线能量）。
裂变能是指裂变过程中释放的核能，其大小约为200MeV。
这些能量主要以热能形式释放，可用于发电、供热等。
三、重核裂变的反应类型1.可控链式反应在核电站中，通过控制棒等手段调节中子数量，使裂变反应恰好维持在一个稳定的水平，实现可控链式反应。
这种反应产生的能量可以用来发电，为人类提供清洁、高效的能源。
2.不可控链式反应在核武器中，利用不可控链式反应产生的大量能量，实现爆炸效果。
不可控链式反应的特点是裂变产生的中子数量迅速增加，导致反应速度急剧加快，直至燃料耗尽。
3.加速器驱动系统（ADS）加速器驱动系统是一种新型核裂变技术，通过粒子加速器产生高能中子，激发重核发生裂变。
ADS具有较高的安全性，可以有效地处理核废料，同时实现能量高效利用。
四、重核裂变的应用领域1.核能发电核能发电是重核裂变最重要的应用领域。
物理人教版选修3-5 第19章 第6节 重核的裂变 课件(29张)
栏 目
地进行下去，释放出越来越多的核能，这就叫链式反应，如下图所示：
链 接
③重核裂变有质量亏损，所以放出能量．
注：铀235裂变需要一定的条件：①要有足
栏 目
链
够浓度的铀235；②要有足够数量的慢中子；③
接
铀块的体积要大于临界体积．
例1 (双选)关于铀核裂变，下述说法正确的 是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂
栏 目
链
时才能发生链式反应，选项B错误．铀核的链式
接
反应可人工控制，铀核的半衰期不会受到环境温
度的影响，选项C正确，选项D错误．
答案：AC
A.105B＋10n→37Li＋24He
B.28328U→29304Th＋42He
栏
C.147N＋24He→178O＋11H
目 链
D.23952U＋10n→15461Ba＋9326Kr＋301n
接
解析：由链式反应特点知：反应过程中由一个中子引 发裂变，放出2～3个中子促成链式反应，故D正确．
答案：D
大于临界体积，链式反应将开始，并非常激烈地进行．
将这两块半球形的核燃料，分开安装在炸弹中，其中一 块被固定，另一块后面装上普通炸药和引爆装置，当引 爆装置引起普通炸弹爆炸时，就把两块炸药迅速压在一 起，成为一个整块，这时核裂变开始并发生激烈的链式 栏
目
反应，大量能量在极短的时间内放出，因而形成剧烈爆 链
射性同位素，同时在核爆炸中产生的巨大数量的中子
与周围和高空中的原子核作用，又会产生很多的放射
性同位素，这些具有放射性的原子大多呈气态，它们
随大气流动到各地大气中或落在地面上形成放射性污
栏 目
链
2024版第六节重核的裂变共13张PPT
10
03
重核裂变的实验方法与观测技术
2024/1/29
11
裂变实验的基本方法与原理
静态裂变实验
通过测量静止重核自发裂变产生的碎片来研究裂变过程。这种方法可以精确测量裂变碎片的质量、电荷和动能分 布。
动态裂变实验
利用加速器加速重核至一定能量后诱发裂变，通过测量裂变碎片的飞行时间、角度和能量来研究裂变过程。这种 方法可以研究不同入射能量下的裂变特性。
7
原子核的液滴模型与裂变机制
2024/1/29
原子核的液滴模型
将原子核视为由核子组成的液滴，通过表面张力和库仑斥力维持平衡。当原子核吸 收中子后，液滴变得不稳定，可能发生裂变。
裂变机制
重核裂变通常通过慢中子或快中子轰击引发。中子被吸收后，原子核形成激发态的 复合核，经过一系列内部结构调整和能量释放，最终分裂成两个或多个中等质量的 核碎片。
高精度寿命测量 通过测量重核裂变产物的半衰期等参数，研究裂 变过程中的核结构变化和反应动力学。
高精度角分布测量
3
利用高精度探测器阵列，对重核裂变产物的角分 布进行测量，以揭示裂变过程中的核形状变化和 反应机制。
2024/1/29
21
重核裂变理论模型的完善与发展
2024/1/29
微观理论模型的深入研究
基于量子力学等微观理论，深入研究重核裂变的微观机制和核结 构效应，提高理论模型的精度和可靠性。
宏观-微观理论模型的结合
将宏观模型和微观模型相结合，综合考虑核的宏观性质和微观结构 效应，建立更完善的重核裂变理论模型。
多体理论模型的发展
发展多体理论模型，考虑重核裂变过程中多个核子的相互作用和关 联效应，以更准确地描述裂变过程。
高中物理重核的裂变教案
高中物理重核的裂变教案教学内容：裂变的定义、裂变反应原理、裂变链式反应、裂变在核反应堆中的应用等。
教学目标：1. 了解裂变是指重核核素发生核分裂反应的过程；2. 理解裂变反应原理，能够描述裂变链式反应的过程；3. 掌握裂变在核反应堆中的应用，了解核反应堆的构造和工作原理。
教学重点：裂变的定义、裂变反应原理、裂变链式反应、核反应堆的应用。
教学难点：理解裂变链式反应的过程，掌握核反应堆的工作原理。
教具准备：教科书、幻灯片、黑板、粉笔、实验器材等。
教学过程：一、导入：通过引入铀、钚等重核元素的特点，引出裂变的概念。
二、讲解：1. 裂变的定义：重核核素被中子撞击后，发生核分裂反应，释放出大量能量的过程称为裂变。
2. 裂变反应原理：中子撞击重核核素后产生镉、钚等核素，同时释放出中子和能量。
3. 裂变链式反应：一个裂变反应产生的中子会再次激发其他重核核素发生裂变，形成一个连续的链式反应。
4. 核反应堆的应用：核反应堆是一种利用裂变反应产生能量的装置，通过控制反应速率来释放能量，并在核反应堆中产生热能供应电力、加热等。
三、实验演示：通过展示核反应堆工作原理、模拟裂变反应链式反应等实验，让学生直观地感受裂变反应的过程。
四、课堂讨论：让学生分组进行小组讨论，探讨裂变反应对能源发展的影响，以及核反应堆存在的风险与安全措施等问题。
五、总结提升：对裂变的定义、裂变链式反应、核反应堆的应用等内容进行总结，并鼓励学生提出问题和思考。
六、作业布置：布置相关的阅读资料或实验报告，巩固学生对裂变的理解。
七、课堂反思：评估本节课教学是否达到了预期目标，总结本节课的亮点和不足之处，为下一堂课的教学做准备。
19.6 重核的裂变
第六节重核的裂变教学目标：（一）知识与技能1、知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。
2、知道什么是链式反应。
3、会计算重核裂变过程中释放出的能量。
4、知道什么是核反应堆，了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。
（二）过程与方法1、通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力。
2、通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力。
（三）情感、态度与价值观1、激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。
2、通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。
教学重点：1、链式反应及其释放核能的计算。
2、重核裂变的核反应方程式的书写。
教学难点：通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：多媒体教学设备教学过程：（一）引入新课教师：大家都知道在第二次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟。
大家还知道目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。
我想，现在大家一定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解。
课件展示原子弹爆炸的过程及原子弹爆炸后形成的惨景的片段。
学生活动：观看原子弹爆炸的过程，并形成裂变能放出巨大能量的初步认识。
（二）新课教学1、核裂变指导学生阅读课本核裂变部分内容并回答问题：核裂变的特点是什么？ 学生活动：阅读教材，回答问题：重核分裂成质量较小的核的反应，称为裂变。
教师总结：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。
2024版重核的裂变高中物理选修教学课件PPT人教版
培养跨学科思维和创新能力
重核裂变研究涉及多个学科领域的知识和技术， 高中生应注重培养跨学科思维和创新能力，尝试 从不同角度思考和解决问题。
树立正确的科学伦理观念
在学习重核裂变过程中，高中生应树立正确的科 学伦理观念，认识到科学研究的责任和义务，遵 守学术规范和道德准则。
国际合作与竞争的加剧
重核裂变研究具有全球性和战略性意义，未来国际间的合 作和竞争可能会更加激烈。各国需要加强交流和合作，共 同推动重核裂变研究的发展。
对高中生的学习建议与期望
打好基础，掌握基本概念和原理
高中生在学习重核裂变时，应首先打好基础，掌 握基本概念和原理，如原子核结构、放射性衰变 等。
关注科技前沿动态
生了裂变反应。
实验数据分析与结论
数据分析
通过对探测器记录的数据进行分析，可以得到裂变碎片的质量分布、能量分布以及 射线的类型和强度等信息。这些数据反映了重核裂变的特征和规律。
结论
根据实验数据分析结果，可以得出以下结论：重核在吸收中子后会发生裂变反应， 产生中等质量的碎片和射线；裂变反应释放大量能量，是核能利用的重要途径之一； 重核裂变的特征和规律可以通过实验手段进行研究和掌握。
工业应用
重核裂变产生的中子可用于材料改 性、无损检测等领域。此外，核裂 变技术还可应用于海洋资源开发、 太空探索等领域。
05
重核裂变的环保与伦理问题
放射性污染及其危害
放射性污染来源
重核裂变产生的放射性物质，如铀、钚等的裂变产物。
对环境的影响
放射性物质对大气、水体和土壤造成污染，通过食物 链影响生物和人类健康。
第六节-裂变ppt
子质量都为m,普朗克常数为h,则所产生的光 子频率为______m__C_2__。
h
练习
3. 一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子， 已知铀核的质量为3.853131×10-25 kg，钍核质
量为3.786567×10-25 kg，α粒子的质量为
解：Δm=0.1933u Δ E=931.5×0.1933=1.8 ×102 MeV
例题2. 如下一系列核反应是在恒星内部发生的，
p 162C 173N
173N 163C e
p 163C 174N p174N 185O
185O175N e p175N 162C
其中p为质子，α为α粒子，e+ 为正电子，ν为一
种中微子。已知质子的质量为mp =1.672648×10 -27kg ， α粒子的质量为mα=6.644929×10 -27kg，正电子的 质量为me=9.11×10-31kg，中微子的质量可忽略不计。 真空中的光速c=3×108 m/s。试计算该系列核反应完成 后释放的能量。
解： 将六个方程式相加，得到
4p
2 e +2 +
ΔE= mc2 =(4m p– m - 2me )c 2
代入数字，经计算得到
ΔE=3.95×10-12 J
练习
1、太阳辐射能量主要来自太阳内部的
[D ]
A. 化学反应
B. 放射性衰变
C. 裂变反应
D. 热核反应
2、正、负电子相遇时湮灭,同时产生一对光
控制棒：镉，用于 吸收中子，控制
核反应的快慢。
原子弹：不可控的核反应
原子弹爆炸时的蘑菇云 “小男孩”（前）和“胖
【高中物理】高中物理知识点：重核裂变
(4)放射性元素的原子核放出一个α粒子或β粒子而转变成新核的过程称为衰变。
衰变方程的重要特征是“一”前只有一个原子核， “→”后有一个α粒子或β粒子与一个新核材料及作用
【高中物理】高中物理知识点：重核裂变
重核裂变:
1、裂变：把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应。
2、铀核的裂变：
。
3、链式反应：一般说来，铀核的裂变时总是要放出2~3个中子这些种子又会引起其他的铀核裂变，这样裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的能量。在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。
聚变方程的特征是“→”前有两个或两个以上的质量很小的核，“→”后是一个质量稍大些的核，有的聚变中可能还会放出一个质子或一个中子、正负电子等。
(3)人工转变通常是指某原子核在α粒子(或其他粒子)的轰击下，转变为一个新核的核反应。
人工转变方程的特征是“→”前有一个α粒子(或其他粒子)和一个原子核，“→”后有一个新核，通常还伴随一个质子或中子。
(2)裂变反应堆的常见类型
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
核反应方程的常见类型有：衰变、人工转变、裂变和聚变。判断某核反应方程是哪种类型的核反应时，应紧抓该类型核反应的定义，从方程式的特征上区分。
(1)重核俘获一个中子后分裂为n个中等质量核的反应过程，称为裂变。裂变方程的重要特征是“→”前有一个中子和一个重核，“→”后有两个或两个以上的中等质量的核。
(2)把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变，又称热核反应。
4、核反应堆：慢中子反应堆、快中子增殖反应堆
核反应堆是一种实现可控链式反应的装置，它可以使堆内的链式反应以一定的强度进行下去，从而稳定地释放核能。根据反应堆的工作原理，主要可分为两类：慢中子反应堆，它是目前广泛应用的实用核反应堆；快中子增殖反应堆，它属于目前正在研究和实验的核反应堆。
第十九章 第6节 核 裂 变
第6节核__裂__变1．裂变定义重核分裂为质量较小的核，释放出核能的反应。
2．铀核裂变用中子轰击铀核时，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23592U ＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n。
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。
4．链式反应的条件发生裂变物质的体积大于等于临界体积或裂变物质的质量大于等于临界质量。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．核裂变反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，同时遵循电荷数守恒。
(√)2．裂变物质的体积需要大于等于临界体积，链式反应才能顺利进行。
(√)[释疑难·对点练]1．铀核的裂变和链式反应(1)哈恩的发现：1938年12月，德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼在利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能的利用迈出了第一步。
(2)裂变的解释：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，由于复核中核子的激烈运动，使核变成不规则的形状。
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2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能。
③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，一般来说，平均每个核子放出的能量约为1 MeV,1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t优质煤燃烧时释放的能量。
裂变时能产生几万度的高温。
(3)铀核裂变的条件：①铀核的裂变只能发生在人为的核反应中，自然界中不会自发地产生裂变，而是发生衰变。
②要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使其分裂，并放出更多的中子，这些中子再去轰击更多的铀核，产生更多的中子，就形成了链式反应。
③链式反应速度很快，如不加以控制，能量在瞬间急剧释放引起剧烈爆炸(如原子弹)。
物理选修3-5_19.6重核的裂变
二、核电站——核反应堆
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒 减速剂
核 反 应 堆
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 减速剂： 石墨、重水或普通水， 用于减小中子的速度
控制棒：镉棒，用于吸收中子， 控制核反应的快慢。
§19.6 重核的裂变
产生核能的条件：
——有质量亏损，是产生核能的先决条件。
核子平 均质量
分裂
A
C O
B
原子序数
Fe
一、核裂变
1、定义：物理学中把重核分裂成两个或多个
较轻的核时，释放出核能的反应叫做核裂变．
2、铀核的裂变
1）发现
1939年12月，德国物理学家哈恩和他的 助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时， 铀核发生了裂变。 2）裂变产物（多种多样）
235 92
U+ n
1 0
144 56
Ba + Kr + 3 n89 源自61 0235 92
U+ n
1 0
136 54
Xe + Sr + 10 n
90 38
1 0
3）计算铀裂变时释放的能量 已知铀核裂变的反应：
235 92
U+ n
1 0
141 56
Ba + Kr + 3 n
mn = 1.6749 ×10 -27 kg
铀块的质量大于临界质量，或者铀块的 体积大于临界体积。
链式反应的应用——原子弹
链式反应的应用——原子弹
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 86000人，占全市37% ．
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a、裂变的同时能放出2—3个（或更多个）中子；
b、裂变过程中能释放出巨大的能量，如果1Kg铀全部裂变，它释 放的能量相当于2800t优质煤完全燃烧时释放的化学能； c、裂变的产物不是唯一的；
链式反应 （1）、定义：由重核裂变产生的中子使裂变反应 一 代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的强，镉棒插入越深， 吸收的中子越多，链式反应的速度减慢，反之亦然。
d、冷却剂，水或液态钠把反应堆内释放的热量传输出去 用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全。
e、防护装置，三层保护装置用来防止裂变产生的副产品 泄露出去及屏蔽裂变产物放出的各种射线。
（2）、核反应堆和平利用 a、作为核动力，如核电站、核潜艇的动力源； b、用来生产各种放射性同位素，提供中子源和 生产裂变材料等。
（2）、发生条件：临界体积（临界质量）
2、核电站 （1）、核反应堆的结构
核反应堆是可控的链式反应装置，它能使核能平稳释放 a、核燃料，由天然铀或浓缩铀（能吸收慢中子的铀235 占3%—4%）制成的铀棒。 b、慢化剂（减速剂），常用的慢化剂有石墨、重水和普 通水（轻水）。重核裂变产生快中子，与慢化剂的原 子核碰撞后，能量减少，变为慢中子，便于铀235捕获。
第六节
重核的裂变
学相 得对 新论 纪的 元提 （出 质开 能创 方了 程物 ）理
核 潜 艇
子 弹 试年 爆中 成国 功第 一 颗 原
电
1991
1964
年 秦 山 核 电 站 建 成 发
1、核裂变 重核裂变
（1）、产生机制：中子打进铀235 后，形成一个 新的处于不稳定状态的核，由于其中核子的剧烈运 动，核子间的距离增大，核力迅速减小，不足以克 服质子之间的库仑力，核就分裂成两部分。
再 见
（2）、常见裂变方程式：
235 92 1 89 1 U 0 n 144 Ba 36 Kr 30 n 56
235 92
90 U 01n 134 Xe 38 Sr 54
1 0
n
235 92
U 01n 131I 93Y 53 39
1 0
n
遵循质量数守恒和电荷数守恒
（3）、核利用带来的灾难 a、1945年8月初，美国先后向日本广岛、长崎 各投放了一颗原子弹； b、1986年4月26日凌晨，前苏联切尔诺贝利核电 站事故，8吨多辐射物质混合着炙热的石墨残片 和核燃料碎片喷涌而出,释放出的射量相当于日 本广岛原子弹爆炸量的200多倍，波及整个欧洲。 c、2011年3月由大地震、海啸引发福岛核电站发 生一系列核事故。