遼寧省大連市高中物理 第十九章 原子核 19.6 重核的裂變課件 新人教版選修3-5.ppt

在第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束的時(shí)候，美國于1945年8月6日、9日先后在日本的廣島、長崎上空投下了兩顆原子彈，剎那間，這兩座曾經(jīng)十分美麗的城市變成一片廢墟。,原子彈在日本廣島爆炸,廣島原子彈爆炸后的慘景,目前世界上有少數(shù)國家建成了許多核電站，我國也相繼建成了浙江秦山核電站和廣東大亞灣核電站。,第十九章 原子核,第一節(jié)原子核的組成,1、知識(shí)與技能,知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量。 知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 會(huì)計(jì)算重核裂變過程中釋放出的能量。 知道什么是核反應(yīng)堆。了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。,2、過程與方法,通過對核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)關(guān)系的理解，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力及以及應(yīng)用。教學(xué)圖像處理物理無問題能力。 通過讓學(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)的能力和提出問題的能力。,3、情感態(tài)度與價(jià)值觀,激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探求真理的激情，樹立實(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)，通過核能的利用，思考科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系。 通過教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到和平利用核能及開發(fā)新能源的重要性。 確立世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)變化的，而變化過程必然遵循能量守恒的觀點(diǎn)。,重點(diǎn) 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其釋放核能的計(jì)算。 重核裂變的核反應(yīng)方程式的書寫。 難點(diǎn) 通過核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系，推理得出由質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核釋放能量這一結(jié)論。,一、核裂變,二、核電站,一、核裂變,1、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)生新原子核的過程，稱為核反應(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：,核子平均質(zhì)量,2、裂變和聚變 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。,聚變,裂變,兩種鈾礦石（放大10000倍）,3、鈾核的裂變| 1939年12月，德國物理學(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：,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,4、鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 由裂變重核裂變產(chǎn)生的中子使反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。（圖下圖所示） 5、臨界質(zhì)量 使裂變物資能夠發(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。,6、原子彈,內(nèi)爆式原子彈,內(nèi)爆式原子彈結(jié)構(gòu)示意圖,槍式原子彈,二、核電站,解決能源危機(jī)根本途徑核能可開發(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。 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的應(yīng)用核電站慢中子反應(yīng)堆。 核反應(yīng)堆的裝置首次通過可控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實(shí)現(xiàn)了核能的釋放。,核反應(yīng)堆示意圖,熱交換器,核電站原理示意圖,核電站工作流程示意圖,核電站工作的流程：第一回路中水被泵壓入反應(yīng)堆，通過堆芯時(shí)利用反應(yīng)放出的熱水來增加水的內(nèi)能，水的溫度升高。后來，第一回路的水進(jìn)入熱交換器，把熱量傳給第二回路的水，然后又被泵圧回到反應(yīng)堆里。 在熱交換器里，第二回路的水被加熱生成高溫高壓蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。,動(dòng)畫：重核的裂變演示,1、核反應(yīng) 原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)。 2、裂變和聚變 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。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。,3、鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 由裂變重核裂變產(chǎn)生的中子使反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。（圖下圖所示） 4、臨界質(zhì)量 使裂變物資能夠發(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、（2001廣東理科綜合20）原子核反應(yīng)有廣泛的應(yīng)用，如用于核電站等，在下列核反應(yīng)中，屬于核裂變反應(yīng)的是 （ ） A. 105B+10n73Li+42He B. 23892U23490Th+42He C. 147N+42He178O+11H D. 23592U+n14156Ba+9236Kr+310n,D,2、（2001廣東理科綜合18）關(guān)于我國已建成的秦山和大亞灣兩座核電站，下面說法中正確的是 ( ) A它們都是利用核聚變釋放原子能的 B它們都是利用核裂變釋放原子能的 C.兩者的核燃燒都是純鈾235 D一座是利用核裂變一座是利用核聚變釋放原子能,B,3、（1995全國1）關(guān)于原子反應(yīng)堆，下面哪種說法是錯(cuò)誤的 ( ) A鈾棒是核燃料，裂變時(shí)釋放核能. B鎘棒的作用是控制反應(yīng)堆. C石墨的作用是吸收中子. D冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出內(nèi)能.,C,1、下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是（ ）,A,B,C,D,C,2、原子反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)可控制的重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一種裝置，它主要有哪四部分組成 （ ） A原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng) B原子燃料、減速劑、冷熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng) C原子燃料，調(diào)速劑、碰撞系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng) D原子燃料，中子源、原子能聚存系統(tǒng)和輸送系統(tǒng),A,3、重核裂變和輕核聚變是人類利用原子能的兩條途徑，下面說法中正確的是 （ ） A. 裂變過程和聚變過程都要有質(zhì)量虧損 B. 裂變過程有質(zhì)量虧損，聚變過程沒有質(zhì)量虧損 C. 裂變過程沒有質(zhì)量虧損，聚變過程有質(zhì)量虧損 D. 裂變過程和聚變過程都沒有質(zhì)量虧損,A,4、秦山核電站第一期工程裝機(jī)容量為30萬kW，如果1g鈾235完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量為8.21010 J，并且假定產(chǎn)生的能量都變成了電能，那么，每年要消耗多少鈾235?（一年按365天計(jì)算） 解：核電站每天的發(fā)電量為W=Pt=3108243600 J=2.5921013 J. 每年的發(fā)電量W總=365W=9.461015 J而1 g 鈾完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量為 8.21010 J. 所以，每年消耗的鈾的量為,1、答：重原子核受到中子的轟擊后分裂成兩個(gè)或兩個(gè)以上中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象，成為重核的裂變，由重核裂變產(chǎn)生的中子使得裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做和裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 2、答在核反應(yīng)堆中，主要通過調(diào)節(jié)控制棒的位置來控制核裂變的速度。,3、解：衰變后的質(zhì)能虧損為0.0053u根據(jù)質(zhì)能方程得到釋放的能量為4934Mev。 4、提示：（1）中子與原子相碰撞，系統(tǒng)的合外力為零，動(dòng)量守恒。 （2）中子每次與原子核相互碰撞的情景都一樣，由于沒碰一次，中子的速度大小都變?yōu)榕銮暗?1/13因此碰撞n次后中子的速度還是原來的11/13根據(jù)碰撞前后的動(dòng)量守恒知至少要經(jīng)過42次的碰撞。,5、衰變后的質(zhì)量虧損為0.000096810-25kg釋放能量為8.71210-13J。 6、解：年發(fā)電量為9.46081015J每年消耗鈾量為115kg。,