裂变和聚变汇总课件

新课导入新课导入新课导入新课导入什么是裂变？什么是什么是裂变？什么是聚变？聚变？让我们通过这节课来让我们通过这节课来学习一下有关的知识学习一下有关的知识吧！吧！什么是裂变？什么是聚变？什么是裂变？什么是聚变？4.4.裂变和聚变裂变和聚变裂变和聚变裂变和聚变第三章第三章核能核能4.裂变和聚变第三章裂变和聚变第三章 核能核能教学目标教学目标1.知识与能力知识与能力知道重核的裂变和链式反应及条件。知道重核的裂变和链式反应及条件。知道核反应堆和核电站。知道核反应堆和核电站。教学目标教学目标1.知识与能力知识与能力 知道重核的裂变和链式反应及条件。知道重核的裂变和链式反应及条件。2.过程与方法过程与方法通过轻核的聚变反应，了解聚变相对其他通过轻核的聚变反应，了解聚变相对其他能源的优点。能源的优点。了解裂变和聚变的应用，感受前辈科学家了解裂变和聚变的应用，感受前辈科学家不惜努力的献身精神和人格魅力。不惜努力的献身精神和人格魅力。3.情感态度与价值观情感态度与价值观2.过程与方法过程与方法 通过轻核的聚变反应，了解聚变相对其他能源通过轻核的聚变反应，了解聚变相对其他能源重核的裂变和链式反应。重核的裂变和链式反应。教学重难点教学重难点重核的裂变和链式反应。教学重难点重核的裂变和链式反应。教学重难点1、核裂变、核裂变2、核聚变和受控热核反应、核聚变和受控热核反应本节导航本节导航1、核裂变、核裂变2、核聚变和受控热核反应本节导航、核聚变和受控热核反应本节导航1、核裂变、核裂变1、核裂变、核裂变回顾核反应中的能量变化回顾核反应中的能量变化吸收能量吸收能量吸收能量吸收能量放出能量放出能量放出能量放出能量氘核氘核2.2MeV（）氘核氘核中子中子质子质子2.2MeV（）中子中子质子质子回顾核反应中的能量变化吸收能量放出能量氘核回顾核反应中的能量变化吸收能量放出能量氘核2.2MeV（核聚变核聚变核聚变核聚变平均给合能平均给合能核子的平均给合能随质量数的变化核子的平均给合能随质量数的变化核子的平均给合能随质量数的变化核子的平均给合能随质量数的变化核聚变平均给合能核子的平均给合能随质量数的变化核聚变平均给合能核子的平均给合能随质量数的变化物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能的反应叫做出核能的反应叫做出核能的反应叫做出核能的反应叫做核裂变核裂变核裂变核裂变裂变裂变+物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能平均给合能平均给合能核子的平均给合能随质量数的变化核子的平均给合能随质量数的变化核子的平均给合能随质量数的变化核子的平均给合能随质量数的变化平均给合能核子的平均给合能随质量数的变化平均给合能核子的平均给合能随质量数的变化核裂变与链式反应核裂变与链式反应铀核裂变（核反应方程）铀核裂变（核反应方程）一般来说，一个铀核裂变要放出一般来说，一个铀核裂变要放出2323个中子。这些个中子。这些中子又会引起新的裂变、释放更多的能量中子又会引起新的裂变、释放更多的能量链式反应链式反应核裂变与链式反应铀核裂变（核反应方程）一般来说，一个铀核裂变核裂变与链式反应铀核裂变（核反应方程）一般来说，一个铀核裂变1kg铀全部裂变，它放出的能量超过铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优优质煤完全燃烧时释放的能量质煤完全燃烧时释放的能量1kg铀全部裂变，它放出的能量超过铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时优质煤完全燃烧时链式反应的应用链式反应的应用原子弹原子弹链式反应的应用链式反应的应用原子弹原子弹 原子弹装药重原子弹装药重6.1千克，千克，TNT当量当量2.2万吨，万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上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形成一个巨大的弹坑链式反应的应用链式反应的应用原子弹原子弹 在半径为在半径为400米的范围内，沙石被熔化成米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，米的范围内，所有的动物全部死亡所有的动物全部死亡 “原子弹之父原子弹之父”奥本海默在核爆观测站里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：感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉我是死神，我是世界的毁灭者其争辉我是死神，我是世界的毁灭者”原子弹装药重原子弹装药重6.1千克，千克，TNT当量当量2.2万吨万吨美国原子弹突袭广岛和美国原子弹突袭广岛和美国原子弹突袭广岛和美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤在长崎造成了巨大的毁伤在长崎造成了巨大的毁伤在长崎造成了巨大的毁伤在长崎投掷的原子弹爆炸后形长崎投掷的原子弹爆炸后形长崎投掷的原子弹爆炸后形长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生成的蘑菇状云团，爆炸产生成的蘑菇状云团，爆炸产生成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高的气流、烟尘直冲云天，高的气流、烟尘直冲云天，高的气流、烟尘直冲云天，高达达达达1212英里多广岛市区英里多广岛市区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，的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，6400064000人人人人丧生，丧生，丧生，丧生，7200072000人受伤，伤亡人受伤，伤亡人受伤，伤亡人受伤，伤亡总人数占全市总人口的总人数占全市总人口的总人数占全市总人口的总人数占全市总人口的53%53%长崎市长崎市长崎市长崎市60%60%的建筑物被摧的建筑物被摧的建筑物被摧的建筑物被摧毁，伤亡共毁，伤亡共毁，伤亡共毁，伤亡共8600086000人，占全人，占全人，占全人，占全市市市市37%37%链式反应的应用链式反应的应用原子弹原子弹在山田须磨子（一位当年的爆在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者）的一幅画：在遥远炸目击者）的一幅画：在遥远的广岛上空，原子弹爆炸后发的广岛上空，原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的光芒出彩虹一般绚丽的光芒 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动画：重核裂变动画：重核裂变动画：重核裂变动画：重核裂变2、核聚变和受控核热反应、核聚变和受控核热反应2、核聚变和受控核热反应、核聚变和受控核热反应把两个轻核聚合成较重的核时，释放出核能的把两个轻核聚合成较重的核时，释放出核能的把两个轻核聚合成较重的核时，释放出核能的把两个轻核聚合成较重的核时，释放出核能的反应叫做反应叫做反应叫做反应叫做核聚变核聚变核聚变核聚变聚变聚变+把两个轻核聚合成较重的核时，释放出核能的反应把两个轻核聚合成较重的核时，释放出核能的反应核聚变与热核反应核聚变与热核反应核聚变是指由轻核，主要是指氘或氚核，核聚变是指由轻核，主要是指氘或氚核，在一定条件下（如超高温高压），发生聚合在一定条件下（如超高温高压），发生聚合作用，生成新的重核，并伴随着巨大的能量作用，生成新的重核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应，这种反应又叫热核反应释放的一种核反应，这种反应又叫热核反应核聚变与热核反应核聚变是指由轻核，主要是指氘或氚核，核聚变与热核反应核聚变是指由轻核，主要是指氘或氚核，核聚变没有核裂变的放射污染等环境问核聚变没有核裂变的放射污染等环境问题，而且其原料来源几乎取之不尽，是最理题，而且其原料来源几乎取之不尽，是最理想的能源方式。想的能源方式。热核反应在宇宙中是很普遍的现象，在热核反应在宇宙中是很普遍的现象，在太阳和许多恒星内部，温度都高达太阳和许多恒星内部，温度都高达1千万摄千万摄氏度以上，在那热核反应激烈地进行着氏度以上，在那热核反应激烈地进行着核聚变没有核裂变的放射污染等环境问题，而且其原料来源几乎核聚变没有核裂变的放射污染等环境问题，而且其原料来源几乎人工的热核反应可以通过原子弹爆炸时产生人工的热核反应可以通过原子弹爆炸时产生的高温来达到，氢弹就是这样制成的的高温来达到，氢弹就是这样制成的人工的热核反应可以通过原子弹爆炸时产生的高温来达到，氢弹人工的热核反应可以通过原子弹爆炸时产生的高温来达到，氢弹太太阳阳太太 阳阳聚变与裂变能聚变与裂变能D3He4HeTULi聚变聚变裂变裂变聚变能聚变能裂变能裂变能原子质量原子质量平均结合能平均结合能聚变与裂变能聚变与裂变能D3He4HeTULi聚变裂变聚变能裂变能原子质聚变裂变聚变能裂变能原子质D+T=n+4HeD+T=p+3He核聚变反应核聚变反应D+T=n+4He核聚变反应核聚变反应受控热核聚变受控热核聚变10克氘克氘15克氚克氚人一生所需能源人一生所需能源500升海水含升海水含10克氘克氘无环境污染及长寿命放射性废料无环境污染及长寿命放射性废料受控热核聚变受控热核聚变10克氘克氘15克氚克氚 人一生所需能源人一生所需能源劳逊判据劳逊判据（Q1）T10keV（1亿度亿度）nt t 3x1020m-3s聚变需要亿度高温聚变需要亿度高温聚变需要亿度高温聚变需要亿度高温劳逊判据（劳逊判据（Q1）聚变需要亿度高温）聚变需要亿度高温劳伦斯利弗莫尔国家实验室鸟瞰图劳伦斯利弗莫尔国家实验室鸟瞰图劳伦斯利弗莫尔国家实验室鸟瞰图劳伦斯利弗莫尔国家实验室鸟瞰图美国国家点火装置实验室的俯视图美国国家点火装置实验室的俯视图美国国家点火装置实验室的俯视图美国国家点火装置实验室的俯视图点火装置的一个三层结构点火装置的一个三层结构这张照片显示的这张照片显示的点火装置的一个三层点火装置的一个三层结构，其中装有重结构，其中装有重26.4万磅，万磅，直径直径10米米的靶室。的靶室。点火装置的一个三层结构点火装置的一个三层结构 这张照片显示的点火装置这张照片显示的点火装置课堂小结课堂小结1.核裂变：核裂变：2.核聚变：核聚变：铀核裂变（核反应方程）铀核裂变（核反应方程）D+T=n+4HeD+T=p+3He课堂小结课堂小结1.核裂变：核裂变：2.核聚变：铀核裂变（核反应方程）核聚变：铀核裂变（核反应方程）D课堂练习课堂练习1、水（包括海水）是未来的、水（包括海水）是未来的“煤炭煤炭”，能从根本上，能从根本上解决人解决人类能源能源问题。这是指是指（填（填“氢能能”、“核能核能”、“氢能和核能能和核能”）和利用。）和利用。请说明理由。明理由。答案一：核能答案一：核能 因因为海水中含有大量核聚海水中含有大量核聚变的材料的材料氘，通，通过核聚核聚变能能够释放大量的核能。放大量的核能。答案二：核能和答案二：核能和氢能能因因为海水中含有大量核聚海水中含有大量核聚变的材料的材料氘，通，通过核聚核聚变能能够释放大量的核能。放大量的核能。氢能有便于能有便于储存与运存与运输的的优点，也可以点，也可以为解决能源解决能源问题做出做出贡献。献。课堂练习课堂练习1、水（包括海水）是未来的、水（包括海水）是未来的“煤炭煤炭”，能从根本上解决人，能从根本上解决人2、在下列、在下列4个核反个核反应方程中，方程中，x表示表示质子的是子的是（）ABCD解析：由核反应方程的质量数和电荷数守恒，解析：由核反应方程的质量数和电荷数守恒，可得各个选项中的可得各个选项中的x分别为正电子、分别为正电子、粒子、质粒子、质子、中子子、中子C2、在下列、在下列4个核反应方程中，个核反应方程中，x表示质子的是表示质子的是（）3、静止的、静止的锂核（核（Li）俘）俘获一个速度一个速度为7.7106m/s的中子，的中子，发生核反生核反应后若只了两个新后若只了两个新粒子，其中一个粒子粒子，其中一个粒子为氦核（氦核（产生生He），它的），它的速度大小是速度大小是8.0106m/s，方向与反，方向与反应前的中子速前的中子速度方向相同。度方向相同。（1）写出此核反）写出此核反应的方程式；的方程式；（2）求反）求反应后后产生的另一个粒子的速度大小生的另一个粒子的速度大小及方向；及方向；（3）此反）此反应过程中是否程中是否发生了生了质量量亏亏损，说明依据。明依据。3、静止的锂核（、静止的锂核（Li）俘获一个速度为）俘获一个速度为7.7106m裂变和聚变汇总课件裂变和聚变汇总课件4、原子核聚、原子核聚变可望可望给人人类未来提供丰富的未来提供丰富的洁净能能源。当源。当氖等离子体被加等离子体被加热到适当高温到适当高温时，氖核参核参与的几种聚与的几种聚变反反应可能可能发生，放出能量。生，放出能量。这几种几种反反应的的总效果可以表示效果可以表示为（），由平衡条件可知，由平衡条件可知A.k=1,d=4B.k=2,d=2C.k=1,d=6D.k=2,d=3B由由质量数守恒和量数守恒和电荷数守恒，分荷数守恒，分别有有，解得，解得k=2，d=2。正确。正确选项为B。4、原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体、原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体5、放射性同位素、放射性同位素针232经衰衰变会生成氧，会生成氧，其衰其衰变方程方程为（）Rn+x+y，其中其中A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y1D.x=3,y=2ThRn+x+y由质量数守恒和电荷数守恒得：由质量数守恒和电荷数守恒得：232=220+4x,90=86+2x-y可解得：可解得：x=3、y=2D5、放射性同位素针、放射性同位素针232经经衰变会生成氧，其衰变方程为（衰变会生成氧，其衰变方程为（6、下列、下列说法正确的是（法正确的是（）A太阳太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂射的能量主要来自太阳内部的核裂变反反应B汤姆生姆生发现电子，表明原子具有核式子，表明原子具有核式结构构C一束光照射到某种金属上不能一束光照射到某种金属上不能发生光生光电效效应，是因，是因为该束光的波束光的波长太短太短D按照波按照波尔尔理理论，氢原子核外原子核外电子从半径子从半径较小的小的轨道道跃迁到半径迁到半径较大的大的轨道道时，电子的子的动能能减小，原子减小，原子总能量增加能量增加D解析：基础知识记忆解析：基础知识记忆6、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）D解析：基础知识记忆解析：基础知识记忆7、某放射性元素、某放射性元素经过6次次衰衰变和和8次次衰衰变，生，生成了新核成了新核则新核和原来的原子核相比（新核和原来的原子核相比（）A质子数减少了子数减少了12B质子数减少了子数减少了20C中子数减少了中子数减少了14D核子数减少了核子数减少了24D解析：两种衰变形式的理解解析：两种衰变形式的理解7、某放射性元素经过、某放射性元素经过6 次次衰变和衰变和8次次衰变，生成了新核则衰变，生成了新核则高考链接高考链接 1、“轨道电子俘获轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）的过程。中微子的从而变成一个新核（称为子核）的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的，一个静止的原子核发生在的，一个静止的原子核发生“轨道电子俘获轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面说法正确的是（衰变为子核并放出中微子，下面说法正确的是（）A母核的质量数等于子核的质量数母核的质量数等于子核的质量数B母核的电荷数大于子核的电荷数母核的电荷数大于子核的电荷数C子核的动量与中微子的动量相同子核的动量与中微子的动量相同D子核的动能大于中微子的动能子核的动能大于中微子的动能D高考链接高考链接 1、“轨道电子俘获轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形是放射性同位素衰变的一种形解析：解析：由于中微子的质量远小于质子的质由于中微子的质量远小于质子的质量，所以母核的质量数等于子核的质量数，量，所以母核的质量数等于子核的质量数，A正确。正确。由于中微子不带电，由电荷守恒，由于中微子不带电，由电荷守恒，B不正不正确。由动量守恒定律，一个静止的原子核确。由动量守恒定律，一个静止的原子核发生发生“轨道电子俘获轨道电子俘获”，衰变为子核并放，衰变为子核并放出中微子，它们的动量分别是出中微子，它们的动量分别是P子核子核、P中微中微子子，满足，满足P子核子核+P中微子中微子=0，动量是矢量，动量是矢量，P子子核核和和P中微子中微子方向相反，方向相反，C不正确。动能不正确。动能，子核与中微子的动量大小相等，中微子的质，子核与中微子的动量大小相等，中微子的质量小，所以量小，所以D不正确。不正确。解析：由于中微子的质量远小于质子的质量，所以母核的质量数等于解析：由于中微子的质量远小于质子的质量，所以母核的质量数等于2、2006年年5月月20日，由中科院等离子体物理研究日，由中科院等离子体物理研究所设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克所设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克（ExperimentalAdvancedSuperconductingTokamak,EAST）核聚变实验装置（俗称）核聚变实验装置（俗称“人人造小太阳造小太阳”）调试成功，等离子体稳定运行的时）调试成功，等离子体稳定运行的时间可达间可达16分钟，是迄今为止世界上能让等离子体分钟，是迄今为止世界上能让等离子体运行时间最长的运行时间最长的“人造太阳人造太阳”实验装置。这种实验装置。这种EAST核聚变实验装置之所以称作核聚变实验装置之所以称作“人造太阳人造太阳”，是因为这个装置产生能量的原理和太阳产生能，是因为这个装置产生能量的原理和太阳产生能量的原理一样。其核反应方程是量的原理一样。其核反应方程是C解析：太阳内部发生的是聚变反应解析：太阳内部发生的是聚变反应2、2006年年5月月20日，由中科院等离子体物理研究所设计、研日，由中科院等离子体物理研究所设计、研3、衰变是原子核放出微粒（如衰变是原子核放出微粒（如、等）而变等）而变成新的核的过程；聚变指轻核合并成较大的成新的核的过程；聚变指轻核合并成较大的核的反应；而重核分裂成质量较小的两个核核的反应；而重核分裂成质量较小的两个核或多个核则是裂变。选或多个核则是裂变。选C。C3、衰变是原子核放出微粒（如、衰变是原子核放出微粒（如、等）而变成新的核的过程等）而变成新的核的过程习题解答习题解答1.解解：每个重核裂变时放出多个中子，这些种子将引发每个重核裂变时放出多个中子，这些种子将引发更多的重核发生裂变使链式反应成为可能。更多的重核发生裂变使链式反应成为可能。习题解答习题解答 1.解：解：裂变和聚变汇总课件裂变和聚变汇总课件