人教版高中物理选修3-5课件：19.6 核裂变.ppt

1、 1 1、知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量；、知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量； 2 2、知道什么是链式反应；、知道什么是链式反应； 3 3、会计算重核裂变过程中释放出的能量；、会计算重核裂变过程中释放出的能量； 4 4、知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型，、知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型， 了解核电站及核能发电的优缺点。了解核电站及核能发电的优缺点。 通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，能够做到通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，能够做到 重核裂变的核反应方程式的书写重核裂变的核反应方程式的书写,培养学生的逻辑推理能力及培养

2、学生的逻辑推理能力及 应用教学图像处理物理问题的能力应用教学图像处理物理问题的能力;通过核子平均质量与原子通过核子平均质量与原子 序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数 较小的原子核释放能量这一结论。较小的原子核释放能量这一结论。 通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与 概括知识的能力和提出问题的能力。通过教学，让学生认识概括知识的能力和提出问题的能力。通过教学，让学生认识 到和平利用核能及开发新能源的重要性。到和平利用核能及开发新能源的重要性。 核反应核反应 电子电子

3、原原 子子 核核 在核物理学中，在核物理学中， 原子核在其他粒子原子核在其他粒子 的轰击下产生新原的轰击下产生新原 子核的过程，称为子核的过程，称为 核反应核反应。 研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大， 但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子 序数有如图的关系：序数有如图的关系： 核子的平均质量是： 原子核的质量 核子数 OZ A B C D E F Fe 核子平均质量 核子的平均质量与原子序数之间的关系核子的平均质量与原子序数之间的关系 物理学中把重核分裂成质量较

4、小的核，释放核能的反应物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应 叫做裂变叫做裂变。把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应 叫做聚变叫做聚变。 聚变 裂变 一、裂变一、裂变 铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙 （Xe)和锶和锶(Sr),有时裂变为钡有时裂变为钡（Ba）和氪和氪（Kr）或或 者锑者锑（Sb）和和 铌铌（Nb），），同时放出同时放出23个中子。个中子。 铀核还可能分裂成三部分或四部分，不过这种情形铀核还可能分裂成三部分或四部分，不过这种情形 比较少见。比较少见。 铀核裂变的许多可能的核

5、反应中的一个是：铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是： 19391939年年1212月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用 中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的， 一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方 程是：程是： U 235 92 n 1 0 + Ba 141 56 Kr 92 36 + + n31 0 裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂裂变中释放出巨

6、大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂 变前的总质量，质量亏损：变前的总质量，质量亏损： kg103578.0 27 m MeV201 2 mcE 铀核的裂变铀核的裂变 释放出的能量为释放出的能量为 在这个反应中释放的能量可以计算如下：在这个反应中释放的能量可以计算如下： 裂变以前：裂变以前： U 235.0439u n 1.0087u 236.0526u 裂变以后：裂变以后： Sr 89.9077u Xe 135.9072u 10n 10.0867u 235.9016u 反应过程中质量减少了反应过程中质量减少了m=0.1510u 说明：如果说明：如果1 1克铀全部裂变，它放出的能量就相

7、克铀全部裂变，它放出的能量就相 当于当于25002500吨优质煤完全燃烧时放出的化学能。吨优质煤完全燃烧时放出的化学能。 反应中释放的能量：反应中释放的能量： E= mc2=141MeV 铀核裂变时，同时释放出铀核裂变时，同时释放出23个中子，如果这些个中子，如果这些 中子再引起其他中子再引起其他U235核裂变，就可使裂变反应不断地核裂变，就可使裂变反应不断地 进行下去，这种反应叫做链式反应。进行下去，这种反应叫做链式反应。 用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的 中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应

8、。 链式反应链式反应 由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续 下去的过程，叫做核裂变的链式反应。下去的过程，叫做核裂变的链式反应。 使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做 它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。 原子弹原子弹 “小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中 产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高 的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑。 在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃 状物质，半径为160

9、0米的范围内，所有的动物全部死亡。 “原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊， 他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威， 只有一千个太阳，才能与其争辉我是死神，我是世界的毁 灭者。” 美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤在美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤在 长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生长崎投掷的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，高达的气流、烟尘直冲云天，高达1212英里多广岛市区英里多广岛市区80%80% 的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，6400064000人丧生，人丧生，7200072000人受伤，伤亡总人受伤

10、，伤亡总 人数占全市总人口的人数占全市总人口的53%53%长崎市长崎市60%60%的建筑物被摧毁，的建筑物被摧毁， 伤亡伤亡8600086000人，占全市人，占全市37% 37% 。 （）核爆炸瞬时效应防护。（）核爆炸瞬时效应防护。 对核袭击的防护大致可分为两大类。对核袭击的防护大致可分为两大类。 利用工事进行掩蔽利用工事进行掩蔽 在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒， 可减轻伤害。可减轻伤害。 （）放射性沾染防护。（）放射性沾染防护。 避开在沾染区或高照射量率的地区行动避开在沾染区或高照射量率的地区行动 人员通过沾染区

11、时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间 及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染 进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质 在人体内的存留在人体内的存留 核防护核防护 二、核电站二、核电站 解决能源危机根本途径解决能源危机根本途径核能核能 可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。 核聚变资源可使用几亿年。核聚变资源可使用几亿年。 水泥防护层水泥防护层 控制棒控制棒镉棒镉棒 燃料棒燃料棒铀棒铀棒

12、 减速剂减速剂 链式反应的应用链式反应的应用 核电站慢中子反应堆核电站慢中子反应堆 核能核能-解决能源危机的根本途径解决能源危机的根本途径 核发电量占总发电比例最多的核发电量占总发电比例最多的1010个国家是：个国家是： 法国法国 7575% % 立陶宛立陶宛 7373. .1 1% % 比利时比利时 5757. .7 7% % 保加利亚保加利亚 4747. .1 1% % 斯洛伐克斯洛伐克 4747% % 瑞典瑞典 4646. .8 8% % 乌克兰乌克兰 4343. .8 8% % 韩国韩国 4242. .8 8% % 匈牙利匈牙利 3838. .3 3% % 亚美尼亚亚美尼亚 3636. .4 4% %