高三物理重核的裂變

1、《重核的裂變》,《輕核的聚 變 》,核反應(yīng),,,,電子,原子核,,在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程，稱(chēng)為核反應(yīng)．,,研究表明：原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)的增大而增大，但是二者之間并不成正比關(guān)系，其核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)有如圖的關(guān)系：,,,核子的平均質(zhì)量是：,原子核的質(zhì)量,核子數(shù),,,,,,,,,核子平均質(zhì)量,,,,,核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系,物理學(xué)中把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放核能的反應(yīng)叫做裂變．

2、把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反映叫做聚變．,一、裂變,,,,〓,,,聚變,〓,,,,裂變,鈾核裂變釋放的核能計(jì)算, 1939年12月，德國(guó)物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變。鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，一種典型的反映是裂變?yōu)殇^和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子，其核反應(yīng)方程是：,鈾核的裂變,,,,,+,→,+,+,裂變中釋放出巨大的能量，在上述裂變中，裂變后的總質(zhì)量小于裂變前的總質(zhì)量，質(zhì)量虧損：

3、,,,釋放出的能量為,,,,, 1939年12月，德國(guó)物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變。鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，一種典型的反映是裂變?yōu)殇^和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子，其核反應(yīng)方程是：,鈾核的裂變,,,,,+,→,+,+,裂變中釋放出巨大的能量，在上述裂變中，裂變后的總質(zhì)量小于裂變前的總質(zhì)量，質(zhì)量虧損：,,,釋放出的能量為,,,,,1kg鈾全部裂變，它放出的能量超過(guò)2000t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)釋放

4、的能量．,用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變，釋放出的中子又引起了其他鈾核的裂變，也就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．,鏈?zhǔn)椒磻?yīng),鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件,1、鈾塊的體積大于臨界體積,2、有足夠濃度的鈾235,3、有足夠數(shù)量的慢中子,使裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。,1 輕核的聚變（熱核反應(yīng)）,某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個(gè)較大的原子核，這種核反應(yīng)叫做聚變。,二、聚變,2、發(fā)生聚變的條件:,使原子核間的距離

5、達(dá)到10-15m,實(shí)現(xiàn)的方法有:,（1）、用加速器加速原子核；,（２）、把原子核加熱到很高的溫度；,108～109K,聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng),輕核的聚變:,根據(jù)所給數(shù)據(jù),計(jì)算下面核反應(yīng)放出的能量:,氘核的質(zhì)量：mD＝2.014102u氚核的質(zhì)量：mT＝3.016050u,氦核的質(zhì)量：mα＝4.002603u中子的質(zhì)量：mn=1.008665u,三、,三、聚變與裂變的區(qū)別,1、原理不同,2、放出的能量大小不同,3、廢料處理難度不同,4、

6、“燃料”的儲(chǔ)藏量不同,5、兩種反應(yīng)的可控性不同,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的應(yīng)用——核電站慢中子反應(yīng)堆,核電站---核反應(yīng)堆,原子彈,,,中國(guó)第一顆原子彈爆炸蘑菇云發(fā)展圖,氫彈爆炸形成的磨姑云,1．下列說(shuō)法正確的是 A. 是衰變方程 B. 是核聚變反應(yīng)方程 C. 是核裂變反應(yīng)方程

7、 D. 是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程,,,答案：BD,（09年安徽卷）,由平衡條件可知 A．k=1 d=4 B．k=2 d=2 C．k=1 d=6 D．k=2 d=3,2．原子核聚變可望給人類(lèi)未來(lái)提供豐富的潔凈能源。當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量。這幾種反應(yīng)

8、總的效果可以表示為,,,解由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，分別有解得 k=2，d=2。正確選項(xiàng)為B。,外切衰變,3、如圖，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的A點(diǎn)，有一個(gè)靜止的原子核，當(dāng)它發(fā)生哪一種衰變時(shí)，射出的粒子以及新核的軌道才作如圖的圓周運(yùn)動(dòng)，并確定它們環(huán)繞的方向，若兩圓的半徑之比是45∶1，這個(gè)放射性元素原子核的原子序數(shù)是多少？,解：由動(dòng)量守恒定律 MV-mv = 0 兩者速度方向相反,必須是同種電荷才能外切，所以是 α衰變。,由左手

9、定則，兩者的環(huán)繞的方向均為逆時(shí)針?lè)较颉?r=mv/qB∝1/q,qa/qb=rb/ra=2/90 大圓為α粒子，,這個(gè)原子核的原子序數(shù)是92,,,原子彈,,,美國(guó)原子彈突襲廣島和長(zhǎng)崎造成了巨大的毀傷．在長(zhǎng)崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團(tuán)，爆炸產(chǎn)生的氣流、煙塵直沖云天，高達(dá)12英里多．廣島市區(qū)80%的建筑化為灰燼，64000人喪生，72000人受傷，傷亡總?cè)藬?shù)占全市總?cè)丝诘?3%．長(zhǎng)崎市60%的建筑物被摧毀，傷亡86000人，占

10、全市37% ．,,,原子彈,1．在核反應(yīng)方程式中（ ） A．X是中子，k=9 B．X是中子，k=10 C．X是質(zhì)子，k=9 D．X是質(zhì)子，k=10,B,,,2.中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為 現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)的方程為 若分解

11、后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是 （ ）,C,,核防護(hù),（１）核爆炸瞬時(shí)效應(yīng)防護(hù)。,對(duì)核襲擊的防護(hù)大致可分為兩大類(lèi)。,利用工事進(jìn)行掩蔽,在開(kāi)闊地面上的人員，當(dāng)發(fā)現(xiàn)核爆閃光時(shí)，立即背向爆心臥倒，可減輕傷害。,（２）放射性沾染防護(hù)。,避開(kāi)在沾染區(qū)或高照射量率的地區(qū)行動(dòng),人員通過(guò)沾染區(qū)時(shí)盡量乘坐車(chē)輛，在沾染區(qū)作業(yè)時(shí)要盡量縮短時(shí)間,及時(shí)穿戴個(gè)人防護(hù)器材，防止人體受沾染,進(jìn)入沾染區(qū)執(zhí)行任務(wù)的人員，可服用抗輻射藥，以減少放射

12、性物質(zhì)在人體內(nèi)的存留,解決能源危機(jī)根本途徑——核能 可開(kāi)發(fā)的核裂變?nèi)剂腺Y源可使用上千年。核聚變資源可使用幾億年。,二、核電站,核能----解決能源危機(jī)的根本途徑核發(fā)電量占總發(fā)電比例最多的10個(gè)國(guó)家是：法國(guó) 75% 立陶宛 73.1% 比利時(shí) 57.7% 保加利亞 47.1% 斯洛伐克 47% 瑞典 46.8% 烏克蘭 43.8% 韓國(guó) 42.8%

13、 匈牙利 38.3% 亞美尼亞 36.4%,世界核能發(fā)電占全部電量1/4,核電站－－－－秦山核電站,教學(xué)目標(biāo),1、知識(shí)與技能（1）知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；（2）知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；（3）會(huì)計(jì)算重核裂變過(guò)程中釋放出的能量；（4）知道什么是核反應(yīng)堆。了解常用裂變反應(yīng)堆的類(lèi)型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)對(duì)核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)關(guān)系的理解，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯

14、推理能力及應(yīng)用教學(xué)圖像處理物理問(wèn)題的能力；（2）通過(guò)讓學(xué)生自己閱讀課本，查閱資料，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括知識(shí)的能力和提出問(wèn)題的能力。,3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、探求真理的激情，樹(shù)立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)，通過(guò)核能的利用，思考科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系；（2）通過(guò)教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到和平利用核能及開(kāi)發(fā)新能源的重要性；（3）確立世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)變化的，而變化過(guò)程必然遵循能量守恒的觀點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)：鏈?zhǔn)?/p>