教科版物理选修3-5第三节 第5、6节 核裂变 核聚变
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教科版高中物理选修3-5课件 3 核聚变课件2
3．聚变方程： 21H＋13H―→24He＋10n＋γ .
4．重核裂变与轻核聚变的区别
反应方式 比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
重核分裂成两个 或多个中等质量 的原子核，放出 核能
两个轻核结合成质量 较大的原子核，放出 核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放 出的能量大约要大3～4倍
核废料处理难度
针对训练1 以下说法正确的是
()
A．聚变是裂变的逆反应
B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显
然是吸收能量
D．裂变与聚变均可释放巨大的能量
答案 D
解析 A选项从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应， 但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同．裂变是 重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直 接关联，并非互为逆反应；B选项既然裂变与聚变不是互为 逆反应，则在能量流向上也不必相反；C选项要实现聚变反 应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的 高温提供能量．但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于 所吸收的能量．因此，总的来说，聚变反应还是释放能量．
Δm＝Δc2E＝（33.8××11008）26 2 kg＝4.2×109 kg.
针对训练2 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子 质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量mT ＝3.018 0 u．求： (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多大？
答案 (1)11H＋210n―→31H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV
解析 (1)聚变方程11H＋210n―→31H. (2)质量亏损 Δ m＝ mH＋ 2mn－ mT＝ (1.007 3＋ 2×1.008 7－ 3.018 0)u＝ 0.006 7 u， 释放的核能 ΔE＝Δmc2＝0.006 7×931.5 MeV＝6.24 MeV.
人教课标版高中物理选修3-5：《核裂变》课件-新版
如何求解原子核的结合能？
猜想获得核能的途径？
中等大小的核 最稳定，因为 这些核的比结 合能最大（平 均每个核子的 质量亏损最 大）。
物理学中把重核分裂成质量较小的核，释 放核能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较 大的核，释放出核能的反应叫做聚变．
〓
聚变
〓
裂变
请同学带着以下几个问题进行阅读：
(1)什么是核裂变？了解一下铀核裂变的发现史。 (2)铀核裂变的产物有什么特点？在其裂变过程中，如
典型
U 2 3 5
92
+01n→15464Ba
+3869k
r
+301n
2、多样性
铀核裂变的产物是多样的；甚至可能分裂为三 部分或四部分（概率约为分裂成两部分的千分 之三）
3、链式反应 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。
链式反应的条件： 1、铀块的体积要大于临界体积 2、有足够的慢中子 3、有足够浓度的铀235
第六节、核裂变
回顾上节课主要内容：
一、核力 二、原子核中质子数与中子的比例关系 三、结合能和比结合能 四、质量亏损
一 核力及其性质
1、核力：核子之间存在的强相互作用力。
2、核力的性质： (1) 核力是强相互作用（强力），在原子核尺度内， 核力比库仑力大得多。 (2) 核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m之内。核 力在大于0.8×10-15m时表现为吸引力，且随距离增 大而减小，超过1.5×10-15m ，核力急剧下降几乎消 失；而在距离小于0.8×10-15m时，核力表现为斥力， 因此核子不会融合在一起。 (3) 核力具有饱和性，每个核子只跟邻近的核子发生 核力作用。
重核的裂变
物理选修3-519.6《核裂变》ppt课件
为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A 错，
D 对；发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于其临界体积，
否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反
应，B 错；重核裂变时，核子数守恒，C 错。 答案：D
2．(多选)关于铀核裂变，下列说法正确的是
()
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核
4．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 1 MeV 的中子才能发生裂变， 且裂变的几率小。能量低于 1 MeV 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。
对重核裂变的两点理解 (1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成 中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的 过程。 (2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏 损，根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能 要小。所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能 量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。
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．核电站发电的优点 (1)消耗的核燃料少。 (2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大。 (3)对环境的污染要比火力发电小。
[典例] 在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的 优点，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆 的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。
教科版高中物理选修(3-5)3.5《核裂变》ppt教学课件
反射层
热交换器
石墨
水 金属套和钢 筋混凝土
防护层
对核裂变和链式反应的理解
【典例1】 为使链式反应平稳进行，可采用下列的办法( )．
A．铀块可制成任何的体积
B. 铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核 C．通过慢化剂将产生的中子减速 D．用镉棒可作为慢化剂使中子减速
解析
由于使铀块发生链式反应的体积应大于临界体积，故 A 错
1 144 89 种多样的，其中一种典型的反应是235 U ＋ n → Ba ＋ 92 0 56 36Kr＋
质量较小
的核，释放出
核能
的反应，称
31 0n .
链式反应：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，叫做核裂变的链式反应．
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
误，铀核裂变释放出的为快中子，不能直接再去轰击铀核，必须
用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D
错误． 答案 C
【变式 1】
1 141 92 核反应方程式235 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋ aX 是反应堆中发生的
许多核反应中的一种，n 为中子，X 为待求粒子，a 为 X 的个 数，则 X 为__________，a＝__________.mU、mBa、mKr 分别
积．
二、核电站——核反应堆 原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短时间内释放出来．如图 3-5-2核电站是利用缓慢释放的核能来发电的，这是核能的和平 利用，因此核电站是可控的链式反应．现在世界上已有不少国
家建有核电站，我国已建成使用和正在建设的核电站必将为现
代化的建设提供能源保障．
图3-5-2
核反应堆——核电站的心脏 裂变反应堆是核电站的心脏，它是一种人工控制链式反应的装
教科版高三物理选修3-5电子课本课件【全册】
科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
1 碰撞
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2 动量
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3 动量守恒定律
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
4 动量守恒定律的应用
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第二章 原子结构
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】目录
0002页 0061页 0157页 0177页 0227页 0277页 0350页 0379页 0400页 0475页 0534页 0593页
第一章 碰撞与动量守恒 2 动量 4 动量守恒定律的应用 1 电子 3 光谱 氢原子光谱 第三章 原子核 2 放射性 衰变 4 原子核的结合能 6 核聚变 第四章 波粒二象性 2 光电效应与光量子假说 4 实物粒子的波粒二象性
1 碰撞
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2 动量
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3 动量守恒定律
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4 动量守恒定律的应用
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第二章 原子结构
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第一章 碰撞与动量守恒 2 动量 4 动量守恒定律的应用 1 电子 3 光谱 氢原子光谱 第三章 原子核 2 放射性 衰变 4 原子核的结合能 6 核聚变 第四章 波粒二象性 2 光电效应与光量子假说 4 实物粒子的波粒二象性
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第一章 碰撞与动量守恒
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1 碰撞
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2 动量
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3 动量守恒定律
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4 动量守恒定律的应用
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1 电子
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2 原子的核式结构模型
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3 光谱 氢原子光谱
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4 玻尔的原子模型 能级
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0002页 0071页 0119页 0178页 0234页 0330页 0402页 0430页 0474页 0551页 0553页 0636页
第一章 碰撞与动量守恒 2 动量 4 动量守恒定律的应用 1 电子 3 光谱 氢原子光谱 第三章 原子核 2 放射性 衰变 4 原子核的结合能 6 核聚变 第四章 波粒二象性 2 光电效应与光量子假说 4 实物粒子的波粒二象性
高中物理 3.53.6 核裂变 核聚变课件 教科版选修35
(1)铀核裂变是如何发生的？ 答案 (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，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.
n
8.45×1013
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三、核聚变发生的条件及特点
要点提炼
1.从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此 聚变反应是一个 放能 反应. 2.聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力 发生作用的距离 10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用， 要求使轻核具有足够大的动能.要使原子核具有足够大的动 能，就要给它们 加热 ，使物质达到几百万开尔文的高温.
图1
答案 中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重 核和轻核的核子的平均质量较大. 从题图中可以看出，铁原子核中核子的平均质量最小. 如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核 B和C，会有质量亏损，放出巨大的核能.获得核能的主 要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变.
要点提炼
铀核裂变释放核能的计算 1.首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm. 2.根据 ΔE＝Δmc2 计算释放的核能 计算时注意Δm与ΔE单位的对应关系，若Δm用kg做单 位，ΔE用J做单位；Δm用u做单位，ΔE用MeV做单位， 1 u相当于931.5 MeV的能量.
3.若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先 算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的 核能E＝ nΔE .
例2 2011年3月11日，日本发生了9.1级大地震，并引发 海啸，在此次灾害中，日本福岛核电站发生了核泄露， 对附近的环境造成了很大的危害.核泄露产生的射线具有 非常大的危害性，能够使动植物体内的细胞发生癌变， 致使生物死亡.根据以上材料回答以下问题：核电站的发 电原理是通过核裂变产生巨大的能量，完成下面铀核裂 变可能的一个反应方程 23952U＋10n→14516Ba＋9326Kr ＋________，
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，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.
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三、核聚变发生的条件及特点
要点提炼
1.从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此 聚变反应是一个 放能 反应. 2.聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力 发生作用的距离 10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用， 要求使轻核具有足够大的动能.要使原子核具有足够大的动 能，就要给它们 加热 ，使物质达到几百万开尔文的高温.
图1
答案 中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重 核和轻核的核子的平均质量较大. 从题图中可以看出，铁原子核中核子的平均质量最小. 如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核 B和C，会有质量亏损，放出巨大的核能.获得核能的主 要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变.
要点提炼
铀核裂变释放核能的计算 1.首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm. 2.根据 ΔE＝Δmc2 计算释放的核能 计算时注意Δm与ΔE单位的对应关系，若Δm用kg做单 位，ΔE用J做单位；Δm用u做单位，ΔE用MeV做单位， 1 u相当于931.5 MeV的能量.
3.若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先 算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的 核能E＝ nΔE .
例2 2011年3月11日，日本发生了9.1级大地震，并引发 海啸，在此次灾害中，日本福岛核电站发生了核泄露， 对附近的环境造成了很大的危害.核泄露产生的射线具有 非常大的危害性，能够使动植物体内的细胞发生癌变， 致使生物死亡.根据以上材料回答以下问题：核电站的发 电原理是通过核裂变产生巨大的能量，完成下面铀核裂 变可能的一个反应方程 23952U＋10n→14516Ba＋9326Kr ＋________，
2019高中物理第三章第6节核聚变课件教科选修3_5
第6节
核聚变
一、热核反应 1．核聚变 _轻__原__子__核__聚合成较重原子核的反应。 2．核聚变较裂变的优越性 (1)相同质量的燃料下，放出的能量 更多 。 (2)不产生 放射性 废料。 (3)燃料储量非常丰富。
3．热核反应 因为核聚变要在高达 108 K 的温度下才能发生，故核聚变 反应也称热核反应。 4．热核反应的应用 目前主要用在核武器上，如 氢弹 。 二、可控核聚变反应 1．托卡马克 是一种环形 磁约束受控热核反应装置，也叫环流器。 2．超导托卡马克 把超导技术应用在产生托卡马克强磁场的 线圈 上。
重核裂变与轻核聚变的对比
比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
把重核分裂成两个或 多个中等质量的核，并 释放出核能
两个轻核结合成质量较大 的核，并释放出核能
放能多少
聚变反应平均每个核子释放的核能比裂变反应要 大得多
核废料的 处理难度
比较困难
比较容易
原料的蕴藏量 储量较少，特别是29325U 主要原料氘储量非常丰富
3．聚变比裂变反应放出更多能量的原因
(1)平均每个核子释放能量较多，是裂变反应的 2～3 倍。如
一个氚核和一个氘核结合成一个氦核时放出能量 17.6 MeV，平
均每个核子放出能量约 3.5 MeV；而铀 235 裂变时，平均每个
核子放出能量为 1 MeV。
(2)同样质量的情况下，轻核的核子个数多，如氘和氚聚变
变反应中释放的核能约为
()
A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
[解析] 氘核聚变反应的质量亏损为 Δm＝2×2.013 6 u－ (3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为 ΔE＝Δmc2＝ 0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项 B 正确。
核聚变
一、热核反应 1．核聚变 _轻__原__子__核__聚合成较重原子核的反应。 2．核聚变较裂变的优越性 (1)相同质量的燃料下，放出的能量 更多 。 (2)不产生 放射性 废料。 (3)燃料储量非常丰富。
3．热核反应 因为核聚变要在高达 108 K 的温度下才能发生，故核聚变 反应也称热核反应。 4．热核反应的应用 目前主要用在核武器上，如 氢弹 。 二、可控核聚变反应 1．托卡马克 是一种环形 磁约束受控热核反应装置，也叫环流器。 2．超导托卡马克 把超导技术应用在产生托卡马克强磁场的 线圈 上。
重核裂变与轻核聚变的对比
比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
把重核分裂成两个或 多个中等质量的核，并 释放出核能
两个轻核结合成质量较大 的核，并释放出核能
放能多少
聚变反应平均每个核子释放的核能比裂变反应要 大得多
核废料的 处理难度
比较困难
比较容易
原料的蕴藏量 储量较少，特别是29325U 主要原料氘储量非常丰富
3．聚变比裂变反应放出更多能量的原因
(1)平均每个核子释放能量较多，是裂变反应的 2～3 倍。如
一个氚核和一个氘核结合成一个氦核时放出能量 17.6 MeV，平
均每个核子放出能量约 3.5 MeV；而铀 235 裂变时，平均每个
核子放出能量为 1 MeV。
(2)同样质量的情况下，轻核的核子个数多，如氘和氚聚变
变反应中释放的核能约为
()
A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
[解析] 氘核聚变反应的质量亏损为 Δm＝2×2.013 6 u－ (3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为 ΔE＝Δmc2＝ 0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项 B 正确。