人教版 (2019)选择性必修 第三册核裂变与核聚变教学ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册核裂变与核聚变教学ppt课件，共46页。PPT课件主要包含了学习目标，教学内容，重点难点，核裂变，2铀核的裂变，三分裂，四分裂，链式反应，探究新知典例分析，核反应堆等内容，欢迎下载使用。
课堂导入——思考与讨论
较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的核的过程中，都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器，利用的就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转化和使用的呢?
探究新知——核裂变的发现
核子结合成铁原子核或铁附近的原子核时，每个核子平均放出的能量大
使较重的核分裂成中等大小的核，比结合能会增加，发生质量亏损，释放结合能。
20世纪30年代，物理学家的一个重大发现改变了人类历史。原子核在“分裂或聚合”时，会释放出惊人的能量。
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。
（1）定义：重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应的过程，叫做核裂变。
(2)铀核的三分裂、四分裂
1947年我国著名物理学家钱三强、何泽慧夫妇在巴黎首先观察到中子轰击铀核的三分裂和四分裂现象。
铀核裂变的产物是多种多样的，其他裂变方程还有:
（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，叫做核裂变的链式反应。
（2）条件：①有足够浓度的铀235②有足够数量的慢中子③发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量。
足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量(critical mass)。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg 则发生爆炸。
（3）能量： 1kg铀235全部裂变时放出的能量就相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能！
【例1】关于重核的裂变，下列说法正确的是A.核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B.重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，核子数减少C.铀核自发放出α粒子、β粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量D.重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变成中等质 量核时，要放出核能，有质量亏损
【解析】比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量 ，或原子核拆解成核子时每个核子平均吸收的能量。重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，可见由重核裂变成中等质量的核要放出能量，有质量亏损，选项D正确；铀核裂变放出的能量是原子核的核能，不等于俘获中子时得到的能量，选项A错误；裂变过程遵循质量数守恒、电荷数守恒，选项B错误；核电站利用的是裂变释放的能量，选项C错误。
1.重核裂变是中子轰击质量较大的原子核，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，原因是核反应前后有质量亏损，根本原因是重核的平均结合能比中等质量的核的平均结合能小。所以在重核裂变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。
探究新知——反应堆与核电站
核心设施（燃料）：浓缩铀制成的铀棒
减速剂（慢化剂）：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。
水泥防护层：屏蔽射线防止放射性污染。
【例2】如图为普通核反应堆的结构示意图，通过铀235链式反应实现核能的可控释放。下列关于核反应堆工作中的说法正确的是A.正常运行的反应堆，水泥防护层外能检测到大量α粒子B.中子速度越快越容易发生链式反应C.通过改变镉棒的插入深度来控制反应速度D.铀核裂变时释放能量的多少与生成物种类无关
【解析】正常运行的核反应堆主要的辐射有γ辐射和中子辐射，所以水泥防护层外不可能检测到大量α粒子，故A错误；中子速度越快越不容易使链式反应发生，故B错误；利用镉棒对中子吸收能力强的特点，通过改变镉棒的插入深度，从而改变中子的数量来控制反应速度，故C正确；核裂变释放的能量与反应前后质量亏损有关，铀核裂变时会因产物种类不同导致质量亏损不同，释放能量不同，故D错误。
1.定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变。
一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时（同时放出一个中子），释放17.6MeV的能量
2.条件：使原子核间的距离达到10-15m。 （原子核需要很大的动能才会“撞”在一起）
(1)用加速器加速原子核；
(2)把原子核加热到很高的温度（108～109K）；
核聚变又叫热核反应 热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。
热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。
科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！
（1）反应物质量相同的情况下聚变放出的能量比裂变多，产能效率高。相同的核燃料，反应中产生的能量比较多。（2）地球上聚变燃料的储量丰富。每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立方米的水，大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂储量有2000亿吨。（3）轻核聚变更为安全、清洁。高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的氦是没有放射性的。（4）反应中放射物质的处理较容易，遗留物对环境污染小。氘和氚聚变反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质，比裂变所生成的废物的数量少，容易处理。
4.可控核聚变（热核反应）的优越性
5.实现可控核聚变的主要困难
（2）如何约束聚变所需的燃料。
现在的技术还不能控制热核反应
（1）热核反应的的点火温度很高；
(2)计算一次氦闪过程释放的能量；
（2）氦闪过程中质量亏损为：Δm=3mHe-mC=0.007 8 u释放的核能为：ΔE=Δmc2=931.5×0.007 8 MeV≈7.27 MeV
应用：核电站、原子弹
链式反应：核裂变一代一代不断延续
应用：未来的核电站、氢弹