人教版【物理】核裂变与核聚变PPT1
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人教版高中物理选修1-2：裂变和聚变_课件1
3．重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径．下 列说法中正确的是( )
A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损 B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加 C．裂变过程和聚变过程都有质量增加 D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损 【解析】 重核裂变和轻核聚变都有核能释放出来，因 此，反应过程中都有质量亏损． 【答案】 D
关于铀核裂变，下述说法正确的是( ) A．铀裂变的产物是各种各样的，但只能裂变成两种不 同的核 B．铀核裂变时还能同时释放出多个中子 C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀 235 D．铀块的体积对产生链式反应无影响 【审题指导】 明确重核裂变的实质及发生重核裂变的 条件是解答本题必备的知识，同时也提醒我们，对一些重要 的概念及一些条件应强化识记和理解．
4．氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该 反应方程为：21H＋31H→42He＋x，式中 x 是某种粒子．
已知：21H、31H、42He 和粒子 x 的质量分别为 2.014 1u、 3.016 1u、4.002 6u 和 1.008 7u；1u＝931.5 MeV/c2，c 是真空 中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子 x 是________， 该反应释放出的能量为________MeV(结果保留 3 位有效数 字)．
【答案】 10n(或中子) 17.6
课标解读
裂变和聚变
重点难点
1.核裂变及链式反应与临界
1.了解核裂变及产生条件 体积．(重点)
和核能.
2.核聚变及可控热核反应．(
2.了解核聚变及可控热核 重点)
反应.
3.链式反应与可控热核反应
．(难点)
核裂变
1.基本知识 (1)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29325U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋310n
5.4核裂变与核聚变 课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
课堂达标
1.我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（又被称为“人造太阳”）
将在2020年投入运行，其所发生的可控核聚变方程是
2 1
H
13
H 24
He X
.已知
2 1
H
、13 H、42 He和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c，下列说法正
确的是（ ）
A．X是质子
B．大亚湾核电站利用核聚变发电
重核裂变只发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发产生
2.铀核的裂变
1）发现： 1938年，德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用 中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变.
2）裂变产物：多种多样
Xe和Sr 氙和锶
Ba和Kr
Sb和Nb
钡和氪 锑（tī）和铌（ní）
235 92
U
01n
144 56
Ba
89 36
Kr
301 n
哈恩1879—1968， 德国放射化学家和物 理学家获1944年诺贝 尔化学奖
3）链式反应 ① 定义：当中子进2~3个中子， 这些中子又引起其它铀核的 裂变，这样裂变就会不断的 进行下去，释放出越来越多 的核能，这就叫链式反应.
② 必要条件：核裂变物质的体积大于或等于临界体积或核裂变物质的质量 大于或等于临界质量。
C．该核反应所释放的核能为 E m1 m2 m3 m4 c2
D．12
H
和
3 1
H
的结合能之和大于的结合能
解析：A．根据质量数和电荷数守恒可知，X是中子，A错误；
B．大亚湾核电站是利用重核裂变来发电，B错误；
C．根据质能方程，该核反应所释放的核能为 E m1 m2 m3 m4 c2
[新版本]《核裂变与核聚变》PPT教学课件-人教版物理
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(19~21点)、人定(21~23点)。
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料处理 难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
新知讲解
二、反应堆与核电站
核反应堆：人工控制链式反应的装置
吸收中子、控制反应速率
(浓缩铀) 核燃料
慢中子 (石墨、轻水、重水)
新知讲解
核能发电的基本原理
新知讲解
BC 1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235 92
U
和
239 94
Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀
方法: ①用加速器加速原子核 ②原子核加热到很高的温度108～109K
新知讲解
大阳是一个巨大的热 核反应堆
弹体
小 普通炸药 型
铀 235
原 子
外壳
弹
氘、氚、重
氢化钾等
引爆装置
氢弹结构示意图
释放核能
新知讲解
1、受控核聚 变
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性
1）轻核聚变产能效率高
2）地球上聚变燃料的储量丰富
明实确际： 上“是中对流“”谁，主江沉解水浮中析”间的。巧：三妙句回铀大答意。棒是是：“还核记得燃吗？料当,年裂我们变一时同到可江心放游泳出，尽能管风量浪,巨故大，A连正行船确也很;镉困难棒，但吸我们收这中些人子以同的汹涌能的急力流拼很搏强为快,乐作。”用这里是以设调问句结尾，
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料处理 难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
新知讲解
二、反应堆与核电站
核反应堆：人工控制链式反应的装置
吸收中子、控制反应速率
(浓缩铀) 核燃料
慢中子 (石墨、轻水、重水)
新知讲解
核能发电的基本原理
新知讲解
BC 1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235 92
U
和
239 94
Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀
方法: ①用加速器加速原子核 ②原子核加热到很高的温度108～109K
新知讲解
大阳是一个巨大的热 核反应堆
弹体
小 普通炸药 型
铀 235
原 子
外壳
弹
氘、氚、重
氢化钾等
引爆装置
氢弹结构示意图
释放核能
新知讲解
1、受控核聚 变
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性
1）轻核聚变产能效率高
2）地球上聚变燃料的储量丰富
明实确际： 上“是中对流“”谁，主江沉解水浮中析”间的。巧：三妙句回铀大答意。棒是是：“还核记得燃吗？料当,年裂我们变一时同到可江心放游泳出，尽能管风量浪,巨故大，A连正行船确也很;镉困难棒，但吸我们收这中些人子以同的汹涌能的急力流拼很搏强为快,乐作。”用这里是以设调问句结尾，
人教版高二物理选修3-5第十九章19.6_7核裂变与核聚变(共19张PPT)
求：（1）该核反应释放的能量 （2）平均每个核子释放的能量
ΔE=200.55MeV
1kg
U 2 3 5
92
含有2.56×1024个
U 2 3 5
92
，如果全部发生核
裂变，放出的能量为8.2×1013J
优 质 课 件 优 秀课件 课件公 开课免 费课件 下载免 费ppt下 载人教 版高二 物理选 修3-5 第十九 章19.6 _7核裂 变与核 聚变（ 共19张 PPT）
He
)
226 88
Ra
222 86
Rn (
4 2
He
)
14 6
C
01
e
(
14 7
N
)
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人教版高二物理选修3-5第十九章19.6_7核裂变与核聚变(共19张PPT)
例1、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u
3 He 核的质量为3.0150u。求：
2
（1）写出两个氘核聚变成
3 He
2
的核反应方程式
（2）计算上述核反应中释放的核能。
【分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方 程即可求出反应释放的核能。
解答： （1）
12H 12H 23He01n
1kg
U 2 3 5
92
含有2.56×1024个
U 2 3 5
92
，如果全部发生核
裂变，放出的能量为8.2×1013J
（2）链式反应：
29325U+01n→15461Ba+3962Kr +301n
? U 235 92
→15461Ba+3962Kr
由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代 继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．
H
12
H
42
He
10
n 17.6MeV
计算表明，这个核反应释放的能量是17.6MeV 。这个 量值虽然比一个铀核裂变产生的能量（201MeV）少， 但平均每个核子产生的能量
17.6 = 3.52MeV却是铀裂变（
23
201 235 1 = 0.852MeV）的约4倍。
1、轻核聚变的条件：
核子要距 离十分近
加热 高温
几百万度 高温
热核反应
条件、应用
➢使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分接近，达 到10-15m的距离。 ➢为了克服巨大的库仑力，需要使原子核有极大的动 能。 ➢一般的办法是把它们加热到很高的温度。通常需要 几百万度以上的高温。
为了获取高热，常常使用重核裂变作为“引子”。所 以，原子弹可以作为氢弹的“雷管”。
物理人教版(2019)选择性必修第三册5.4核裂变与核聚变(共18张ppt)
解析： 核反应方程满足质量数和电荷数守恒，故A正确； 该反应为聚变反应，故B错误； 聚变反应中亏损的质量转化为能量，以光子的形式放出，故光子能量为
核电站工作流程
核电站工作流程
第一回路中的水被泵压入反应堆， 通过堆芯时核心反应放出的热使水的 内能增加，水温升高。第一回路的水 进入交换器，把热量传给第二回路的 水，然后又被泵压回反应堆。
在热交换器内，第二回路中的水 被回热生成高温高压蒸汽，驱动汽轮 机运转。
核电站优缺点： （1）优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济。 （2）缺点：①一旦核泄漏会造成严重的核污染；
②核废料处理困难。
核污染的处理： 在反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏障裂变反应放出的各种射线，
核废料具有很强的放射性。需要装入特制的容器深埋地下。
三、核聚变
1. 核聚变：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变。
2. 核聚变条件：使原子核间的距离达到10-15m 3. 实现的方法：把原子核加热到温度达到几百万开尔文 4. 核聚变应用： 氢弹 5. 天然核聚变： 太阳的核燃烧
解析： 与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁，A正确； 自然界中最容易发现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任
意两个原子核都能发生核聚变，B错误；
两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能量，根据E＝ mc2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，C错误；
两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量 减少，核子的比结合能增加，D正确。
一、核裂变
1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的 过程中发现，生成物中有原子序数为56的元素钡。
奥地利物理学家迈特纳和弗里施对此做出了解释，铀核在被中子轰击后分裂 成两块质量差不多的碎块。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定 名为核裂变。
新版人教版高二物理第十九章19.6_7核裂变与核聚变(共19张PPT)学习PPT
3
3
1000
10000
请计算铀裂变时释放的能量
m u39 .301 3 1 9 0 2k 7 g m n1.674 1 9 0 27 kg m Ba 23 .04012 0 6k 7 gm kr15 .620 4 1 7 0 2k 7 g
求：（1）该核反应释放的能量 （2）平均每个核子释放的能量
ΔE=200.55MeV
2 3 5 1 一块铀会不会因为不知道从哪儿飞来的一块中子就引发链式反应呢
要实现“反应后的质量＜反应前的质量”，如果我们引进“核子平均质量”，则核反应前核子平均质量比反应后的核子平均质量较大 。
(3)什么是可控热核反应 （1）写出两个氘核聚变成 3、核反应的能量来源分析：
的核反应方程式
2、核反应遵循的基本规律： 弗里施觉得这个现象和细胞的分裂比较像，所以把这个核反应命名为核裂变 为了获取高热，常常使用重核裂变作为“引子”。
二.重核裂变-----以铀核的裂变为例
（1）一种典型的铀核裂变
2 9U 3 2 + 5 0 1 n → 1 5B 4 6+ 1 3 9 a K 6 2+ _ 3r01 n _ 2 _.6 0 M _0
二分裂
裂变产物不是唯一确定的，有时还会发生三分裂 和四分裂。我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇1946年 在巴黎首次发现了铀的三分裂和四分裂。但是，铀的 的三分裂和四分裂概率是相当小的.
核裂变和核聚变
复习: 1、完成下列的核反应方程式：
9 22 3 U 51 0n 1 53 6B 8 a9 35 6 K r(3
1 0
n
)
12H12H 10n(
3 2
He
)
8282R 6 a82622Rn(
核裂变与核聚变课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
▪ 2. 1 g 铀 235 全部裂变后所释放的能量是多少?(每个铀 235 核裂变可释放 200 MeV 能量,铀235 的摩尔质量是 235 g/mol)
▪ 3. 简述核聚变发生的条件。
▪ 4. 有人认为,原子核内核子距离很近,因此万有引力非常大,所以原子核非常 稳定。请简要评价这一观点。
5.4 核裂变与核聚变
1. 核裂变的发现
核裂变的发现
▪ 核裂变是在1938年被时任德国柏林威廉皇家化学研究所主任的德国化学家 奥托-哈恩与合作者弗里茨-斯特拉斯曼最先确认的。
▪ 在此之前，由于意识到中子不带电荷而较容易越过核势垒与核发生作用， 有些物理学家开始了中子轰击原子核的实验研究。
▪ 意大利物理学家恩 里科・费米在1934年曾发表过用中子轰击铀核并得到一 种半衰期为13 min的放射性产物。
也可以用天然铀。 ▪ 中子减速剂主要是轻水或重水、固态石墨或液态金属，其中重水同时起冷却的作用。 ▪ 链式反应速度（及中子增值速度）的控制是依靠控制棒实现的，控制棒用硼或镉制成，它们
对快中子有很大的吸收截面，通过插入或拔出控制棒来改变反应堆中中子的增值速度。 ▪ 为防止中子的外泄，将堆芯用中子反射层包围起来，中子反射层多用石墨制成。反应中产生
作用的库仑斥力，使原子核之间的距离达到核力能发生作用的范围。要使 大量的轻核具有足够大的动能，意味着需要将它们加热到很高的温度，因 此这类聚变反应又称为热核反应。 ▪ 典型的核聚变：
▪ 氢弹就是利用核聚变的原理制造的。
▪ 两弹元勋，指为氢弹和原子弹的研究做出突出 贡献的人。主要人物有邓稼先、钱三强、赵九 章、钱学森、孙家栋等人。
▪ 1938年，法国的约里奥•居里用中子轰击铀，得到了一种半衰期为3.5 h的 放射性产物。
▪ 3. 简述核聚变发生的条件。
▪ 4. 有人认为,原子核内核子距离很近,因此万有引力非常大,所以原子核非常 稳定。请简要评价这一观点。
5.4 核裂变与核聚变
1. 核裂变的发现
核裂变的发现
▪ 核裂变是在1938年被时任德国柏林威廉皇家化学研究所主任的德国化学家 奥托-哈恩与合作者弗里茨-斯特拉斯曼最先确认的。
▪ 在此之前，由于意识到中子不带电荷而较容易越过核势垒与核发生作用， 有些物理学家开始了中子轰击原子核的实验研究。
▪ 意大利物理学家恩 里科・费米在1934年曾发表过用中子轰击铀核并得到一 种半衰期为13 min的放射性产物。
也可以用天然铀。 ▪ 中子减速剂主要是轻水或重水、固态石墨或液态金属，其中重水同时起冷却的作用。 ▪ 链式反应速度（及中子增值速度）的控制是依靠控制棒实现的，控制棒用硼或镉制成，它们
对快中子有很大的吸收截面，通过插入或拔出控制棒来改变反应堆中中子的增值速度。 ▪ 为防止中子的外泄，将堆芯用中子反射层包围起来，中子反射层多用石墨制成。反应中产生
作用的库仑斥力，使原子核之间的距离达到核力能发生作用的范围。要使 大量的轻核具有足够大的动能，意味着需要将它们加热到很高的温度，因 此这类聚变反应又称为热核反应。 ▪ 典型的核聚变：
▪ 氢弹就是利用核聚变的原理制造的。
▪ 两弹元勋，指为氢弹和原子弹的研究做出突出 贡献的人。主要人物有邓稼先、钱三强、赵九 章、钱学森、孙家栋等人。
▪ 1938年，法国的约里奥•居里用中子轰击铀，得到了一种半衰期为3.5 h的 放射性产物。
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H
12
H
42
He 10
n 17.6MeV
计算表明，这个核反应释放的能量是17.6MeV 。这个 量值虽然比一个铀核裂变产生的能量（201MeV）少， 但平均每个核子产生的能量
17.6 = 3.52MeV却是铀裂变（
23
201 235 1 = 0.852MeV）的约4倍。
1、轻核聚变的条件：
核子要距 离十分近
例1、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u
3 He 核的质量为3.0150u。求：
2
（1）写出两个氘核聚变成
3 He
2
的核反应方程式
（2）计算上述核反应中释放的核能。
【分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方 程即可求出反应释放的核能。
解答： （1）
12H 12H 23He01n
3 10000
请计算铀裂变时释放的能量
mu 390 .3139 1027 kg mn 1.6749 10 27 kg mBa 234 .0016 10 27 kg mkr 152 .6047 10 27 kg
求：（1）该核反应释放的能量 （2）平均每个核子释放的能量
ΔE=200.55MeV
中子
n1
0
轰击
U 2 3 5
92
，竟然产生出了
Ba 1 4 1
56
奥地利物理学家迈特纳和弗里施发现
U 2 3 5
92
被轰击后产
生出一种同位素
U 2 3 6
92
，形状也变得不稳定，并最终分
裂为两块碎片，同时放出中子
弗里施觉得这个现象和细胞的分裂比较像，所以把这 个核反应命名为核裂变
二.重核裂变-----以铀核的裂变为例
4、质能方程： E＝mc2 ΔE＝Δmc2
一.利用核能的途径
要质量有亏损，是利用核能的先决条件。 核反应前物质的核子数和反应后的核子数相等。
要实现“反应后的质量＜反应前的质量”，如果 我们引进“核子平均质量”，则核反应前核子平均 质量比反应后的核子平均质量较大。
1938年，德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼发现用
名 师 课 件 公 开课课 件优质 课课件 优秀课 件ppt精 品课件 优秀课 件人教 版高二 物理选 修3-5 第十九 章19.6 _7核裂 变与核 聚变（ 共19张 PPT） 名 师 课 件 公 开课课 件优质 课课件 优秀课 件ppt精 品课件 优秀课 件人教 版高二 物理选 修3-5 第十九 章19.6 _7核裂 变与核 聚变（ 共19张 PPT）
一块铀会不会因为不知道从哪儿飞来的一块中子就引
? 发链式反应呢
使裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做 它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
发生链式反应的条件：
1、铀块的纯度必须足够高；
2、铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于 临界体积。 大约1kg或直径4.8cm的球形铀块
(3)重核裂变的应用
（2）由题给条件可求得质量亏损为：
Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u ∴释放的核能为
ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV
复习: 1、完成下列的核反应方程式：
U 235
92
10
n
138 56
Ba
95 36
Kr
(
310 n
)
2 1
H
12
H
10
n(
3 2
He
)
226 88
Ra
222 86
Rn (
4 2He)14来自6C01e
(
14 7
N
)
2、核反应遵循的基本规律： 质量数和电荷数都守恒
3、核反应的能量来源分析：
爱因斯坦的相对论指出,物体的能量荷质量 之间存在着密切的联系.
氢弹
世界第一颗氢弹——麦克 我国第一颗氢弹爆炸生成的蘑菇云
“麦克”爆炸 成功
四、热核反应
1.学生阅读解决—— (1)什么是热核反应 (2)太阳的能源来自热核反应 (3)什么是可控热核反应 (4)氘核,氚核的来源
2、 热核反应的优点： （1）热核反应释放的能量比裂变大得多。 （2）反应后的废物较易处理。 （3）原料易得。
核电站
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 石墨、重水或普通水，用于减
减速剂： 小中子的速度
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“胖子”
三、轻核聚变
某些轻核结合成质量较大的核的核反应过 程，同时放出大量的核能。
例：
3 1
加热 高温
几百万度 高温
热核反应
条件、应用
➢使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分接近，达 到10-15m的距离。 ➢为了克服巨大的库仑力，需要使原子核有极大的动 能。 ➢一般的办法是把它们加热到很高的温度。通常需要 几百万度以上的高温。
为了获取高热，常常使用重核裂变作为“引子”。所 以，原子弹可以作为氢弹的“雷管”。
（1）一种典型的铀核裂变
U 2 3 5
92
+01n→15461Ba+3962Kr
+
_3_01_n
_
200
.6MeV
二分裂
裂变产物不是唯一确定的，有时还会发生三分裂 和四分裂。我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇1946年 在巴黎首次发现了铀的三分裂和四分裂。但是，铀的 的三分裂和四分裂概率是相当小的.
3 1000
1kg
U 2 3 5
92
含有2.56×1024个
U 2 3 5
92
，如果全部发生核
裂变，放出的能量为8.2×1013J
（2）链式反应：
29325U+01n→15461Ba+3962Kr +301n
? U 235 92
→15461Ba+3962Kr
由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代 继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．