人教版（2019）高中物理选修三第五章第4节 核裂变与核聚变教学课件PPT

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19页。PPT课件主要包含了原子核物理的发展历程，核裂变，⑴定义，⑵特点，裂变的产物不是唯一的，链式反应，⑶链式反应的条件，有足够的慢中子，核反应堆，核电站工作流程等内容，欢迎下载使用。
1895年，伦琴偶然发现：一种穿透力很强的射线，为了弄清这种射线是什么，他进行了大量的实验研究。后来，这种射线被命名为X射线，也叫伦琴射线。X射线的发现对之后放射性的研究起了深远意义。
1896年3月，43岁的贝克勒尔发现了铀盐的放射性，为了和伦琴射线区分，这种铀盐辐射称之为贝克勒尔射线。1903年，贝克勒尔和居里夫妇共同获得诺贝尔物理学奖。
玛丽∙居里和丈夫皮埃尔用普通的化学方法共同对沥青铀矿进行处理。在1898年7月，他们成功的发现了放射性物质“钋”（p），命名为“钋”。这样的命名是为了纪念居里夫人的祖国波兰而定的。1911年，居里夫妇同贝克勒尔一起共同获得当年的诺贝尔物理奖。
在1898年，卢瑟福经过一系列的实验，终于弄清了α射线的本质，证明α射线就是高速运动着的氦离子流。后来，卢瑟福和他的学生一起再次用α粒子直接撞击金属表面，结果就得到了α粒子大角度散射，建立了原子的核式结构模型。获1908年诺贝尔奖。
在用中子轰击铀核的实验中发现，生成物中有原子序数为56的钡。
铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，费里西借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定名为核裂变。
在1898年12月，玛丽∙居里利用钡进行沉淀的方法，从100公斤的沥青中提炼出了另外一种放射性物质：镭。她在1911年再次荣获诺贝尔奖。
轻核结合成中等原子核时，比结合能会增加，发生质量亏损，释放结合能。
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。
思考：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。你能解释下原因吗？
重原子核受到粒子的轰击分裂成两个或两个以上中等质量的原子核
质量亏损：△m=0.3588×10-27kg
释放能量：△E=△mc2=201Mev
裂变过程中能放出巨大的能量
裂变的同时能产生2-3个中子
我国科学家钱三强、何泽慧夫妇于1947年在实验中观察到铀核也可能分裂为三部分或四部分，其概率大约是分裂为两部分的概率的1/300和1/5000。
1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能
1.核裂变——重原子核受到粒子的轰击分裂成两个或两个以上中等质量原子核
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。
⑵临界体积和临界质量：
临界体积：裂变物质能够发生链式反应的最小体积
铀块的质量大于临界质量，或者体积大于临界体积
有足够浓度的铀235
临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小质量
1942年，费米就主持建立了世界上第一个称为“核反应堆”的装置，首次通过可控制的链式反应实现了核能的释放。
2.核反应堆各组成部分在核反应中的作用
在热交换器里，第二回路的水被加热生成高温高压蒸汽，驱动汽轮机运转。
第一回路中水被泵压入反应堆，通过堆芯时利用反应放出的热水来增加水的内能，水的温度升高。
后来，第一回路的水进入热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里。
4.不可控核裂变——原子弹
1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药爆炸时产生的威力。安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1600m范围内所有动植物全部死亡。原子弹的巨大威力震惊了世界，也使反对原子武器的呼声空前高涨。大部分原子弹研制的倡议者成立反核战争的积极分子。
1945年美国原子弹突袭广岛造成了巨大的损伤。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%。
在中共中央统一领导下，经过一大批科技人员、干部和职工的共同努力，中国自行制造的第一颗原子弹于1964年10月16日在新疆罗布泊爆炸成功。1955年，中央指定陈云、聂荣臻、薄一波负责筹建核工业。1959年苏联撤走专家后，中国决心依靠自己的力量完成这一任务。1962年，成立了以周恩来为首的专门领导机构。原子弹的爆炸成功，代表了中国科学技术的新水平，有力地打破了超级大国的核垄断和核讹诈，提高了中国的国际地位。
两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变
氘核质量：mD ＝2.014102u 氚核质量：mT ＝3.016050u氦核质量：mα＝4.002603u 中子质量：mn ＝1.008665u
Δm=mD + mT – mα - mn= 0.018884u
ΔE=Δmc2=0.018884×931.5Mev=17.6Mev
这个聚变平均每个核子产生的能量约3.52Mev
铀裂变平均每个核子产生的能量约0.847Mev
核聚变平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍!
一个铀核裂变产生的能量约200MeV
计算一下上面的核反应释放出来的能量：
2.产生核聚变的条件：
条件——要使原子核间的距离达到10-15m，核力才能大于电磁力
方法——把原子核加热到很高的温度
需要克服极大的库仑斥力，因此必须让轻核具有很大的动能
3.核聚变的利用——氢弹
世界第一颗氢弹——迈克
太阳每秒参与碰撞的原子核：7亿吨
太阳每秒转化为能量的物质：400万吨
太阳每秒释放的能量约3.8×1026 J
地球只接受了其中约二十亿分之一
⑵聚变与裂变相比的优点：
产能效率高、聚变燃料的储量丰富
例1.(多选)关于重核裂变的说法正确的是(　　) A.重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中 子数多 B.只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应 C.为了使裂变的链式反应容易发生，不能直接利用裂变时产生的中子 D.裂变过程中释放能量，质量亏损
例2.铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是(　　) A.铀块的质量是重要因素，与体积无关 B.为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子 C.若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生 D.裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关