高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 核裂变与核聚变教学演示ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 核裂变与核聚变教学演示ppt课件，共44页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，素养•目标定位，目标素养，知识概览，学以致用，二对核聚变的理解，典例剖析等内容，欢迎下载使用。

1.知道核裂变的概念,知道重核裂变能释放出巨大的能量。2.知道什么是链式反应。3.了解核聚变的特点及其条件。4.了解可控热核反应及其研究和发展。
一、核裂变的发现1.核裂变: 重核被　中子　轰击后分裂成两个或多个中等质量核的反应。 2.链式反应: 由重核裂变产生的　中子　使核裂变反应一代接一代继续下去的过程,叫作核裂变的链式反应。 3.临界体积和临界质量:核裂变物质能够发生链式反应的　最小　体积叫作它的临界体积,相应的质量叫作临界质量。
微判断 (1)铀核的裂变是一种天然放射现象。(　　)(2)铀块的质量大于或等于临界质量时链式反应才能发生。(　　)(3)中子的速度越快,越容易发生铀核裂变。(　　)(4)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度。(　　)(5)铀核裂变的产物是钡和氪,且固定不变,同时放出三个中子。(　　)
二、反应堆与核电站1.反应堆的构造和用途。(1)铀棒的用途:核燃料。(2)慢化剂:石墨、　重水　和普通水(也叫轻水)。 (3)镉棒:控制核反应　速度　。 
2.核电站的工作流程。(1)核电站发电原理。核燃料发生核裂变释放的能量使反应区温度升高,水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动,把反应堆内的　热量　传输出去,用于发电。 (2)核电站工作流程。
微训练 镉棒在核反应堆中的作用是(　　)A.使快中子变慢中子B.使慢中子变快中子C.使反应速率加快D.控制反应速率,调节反应速率快慢答案:D
三、核聚变1.核聚变:两个　轻核　结合成质量较大的核的核反应。 2.核聚变条件:轻核的距离要达到　10-15 m　以内。 3.核聚变优点。(1)轻核聚变产能　效率高　。 (2)燃料氘　储量丰富　。 (3)轻核聚变更为　安全、清洁　。 
4.约束方法。(1)磁约束:带电粒子运动时,在匀强磁场中会由于　洛伦兹力　的作用而不飞散,因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质,这就是磁约束。 (2)惯性约束:利用核聚变物质的惯性进行约束。在惯性约束下,可以用高能量密度的　激光　或X射线从各个方向照射参加反应的物质,使它们“挤”在一起发生反应。由于核聚变反应的时间非常短,被“挤”在一起的核聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。 
微探究 万物生长靠太阳,太阳在我们日常生活中是不可替代的,它提供给地球足够的能源,如果太阳没有了,那么地球上的一切生物都将随之消失。你知道太阳的能量来源吗?提示:来源于太阳内部的核聚变反应。
重难归纳1.铀核的裂变和裂变方程。(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或3个中子,这些中子又引起其他铀核裂变,这样,裂变就会不断地进行下去,释放出越来越多的核能。
一 核裂变的深化分析
(3)常见的裂变方程。
2.链式反应的条件。(1)铀块的体积大于临界体积。(2)铀块的质量大于临界质量。3.裂变反应的两点说明。(1)铀核裂变只能发生在人为的核反应中,自然界中不会自发地产生裂变,而是会发生衰变。(2)链式反应速度很快,如不加以控制,能量在瞬间急剧释放会引起剧烈爆炸(如原子弹)。如果运用一定办法加以控制就可以和平利用这种巨大的能量(如核电站、核潜艇等)。
4.裂变问题的分析方法。(1)对于裂变问题,要知道是什么原子核发生了裂变,写出原子核的裂变方程,应该注意裂变方程的质量数和电荷数守恒;更应该注意的是,原子核的裂变方程必须是能够实际发生的,不能随意编造,并不是所有满足质量数和电荷数守恒的方程都能发生。(2)根据质能方程ΔE=Δmc2,由反应前后原子核的质量亏损,可以计算出一个原子核裂变时释放的能量。
下图为核裂变示意图。(1)试写出一种铀核裂变的核反应方程。(2)铀核裂变是一种天然放射现象吗?(3)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗?
(2)不是。(3)有中子轰击铀块,铀块的体积大于临界体积,这样就可以产生链式反应。
典例剖析钍基熔盐堆核能系统是第四代核能系统之一,其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次β衰变而来。铀的一种典型裂变产物是钡和氪。以下说法正确的是(　　)A.题中铀核裂变的核反应方程为
误区警示 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。
重难归纳1.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。2.轻核聚变是放能反应。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。
3.核聚变的特点。(1)在消耗相同质量的核燃料时,轻核聚变比重核裂变释放出更多的能量。(2)热核反应一旦发生,就不再需要外界给它能量,靠自身产生的热就可以使反应进行下去。(3)普遍性:热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着,太阳就是一个巨大的热核反应堆。
(4)遵守规律:核聚变反应和一般的核反应一样,也遵循电荷数和质量数守恒,这是书写核反应方程式的重要依据。(5)核能的计算:核能的计算关键是要求出核反应过程中的质量亏损,然后代入ΔE=Δmc2进行计算。
4.核聚变的应用。(1)核武器——氢弹:一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置。它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸。(2)可控热核反应:目前处于探索阶段。
5.重核裂变与轻核聚变的区别。
受控核聚变中磁约束的原理是什么?提示:原子核带有正电,垂直磁场方向射入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,绕着一个中心不断旋转而不飞散开,达到约束原子核的作用。
质量亏损所释放的能量为931 MeV。氘核聚变反应中释放的核能约为(　　)A.3.7 MeVB.3.3 MeVC.2.7 MeV MeV答案:B
=2×2.013 6 u=4.027 2 u,反应后物质的质量m2=3.015 0 u +1.008 7 u=4.023 7 u,质量亏损Δm=m1-m2=0.003 5 u,则氘核聚变释放的核能为E=931×0.003 5 MeV=3.3 MeV,选项B正确。
学以致用下面列出的核反应方程,属于聚变的是(　　)
解析:轻核聚变是指轻核结合成质量较大的核,并释放出核能的反应,所以由此可知选项A是轻核聚变,选项B是α衰变,选项C、D是原子核的人工转变。
1.现今核电站所产生的能量主要来自核燃料内部的(　　)A.化学反应B.放射性衰变C.裂变反应D.聚变反应答案:C解析:现今核电站所产生的能量主要来自铀235的裂变,选项C正确。
答案:D解析:由质量数和电荷数守恒得粒子X的电荷数为0、质量数为1,且m=4,所以该粒子为中子 ,故选项D正确,A、B、C错误。
A.8 MeVB.16 MeVC.26 MeVD.52 MeV答案:C解析:ΔE=(4×1.007 8 u-4.002 6 u)·c2=26 MeV,故选项C正确。
4.2020年11月27日消息,我国自主知识产权三代核电“华龙一号”首堆——福清5号机组首次并网成功。下列关于核电站的说法正确的是(　　)
B.核反应过程中质量和质量数都发生了亏损C.我国现已建成的核电站发电的能量来自重核裂变放出的能量D.在核反应堆中利用控制棒吸收中子从而减小中子对环境的影响
A.这是核裂变反应B.这是核聚变反应C.反应中放出的能量为(m1+m2-m3-m4)c2D.反应中放出的能量为(m3+m4-m1-m2)c2答案:BC