1、预习导学第五节裂变和聚变预习导学课堂讲义高中物理选修3-5粤教版第五节裂变和聚变预习导学第五节裂变和聚变预习导学课堂讲义目标定位1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.会计算裂变、聚变所释放的能量预习导学第五节裂变和聚变预习导学课堂讲义一、核裂变与链式反应1核裂变：_分裂为两个或两个以上的较轻质量的核的反应2链式反应：一个核的裂变能够引发一个或一个以上的核发生裂变，让核裂变的过程能_进行下去，源源不断地将_释放出来3铀235与铀238比较(1)天然铀储量：铀238占99.3%.铀235占0.7%.重核自发核能预习导学第五节裂变和聚变预习导学课堂讲义(2)
2、与中子的作用特点铀235俘获各种能量的中子都会发生裂变，而且俘获能量低的中子发生裂变的几率_铀238只有俘获能量_ 1 MeV的中子才可能发生裂变，并且几率_，俘获能量低于1 MeV的中子时，不发生裂变，而变为铀239.为使链式反应容易发生，最好选用_4一种典型的裂变反应方程较大大于很小铀235预习导学第五节裂变和聚变预习导学课堂讲义5临界体积：能够发生链式反应的铀块的_体积二、受控热核反应1核聚变：轻核结合成质量_核，轻核聚变必须在高温下进行，因此又叫_2能量变化：轻核聚变后，平均结合能_，反应中会_能量4核反应条件：必须使它们的距离达到_m以内，使核具有足够的_，轻核才能够发生聚变最小较大
3、的热核反应增加释放1015动能预习导学第五节裂变和聚变预习导学课堂讲义5特点：在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变_的能量热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠_就会使反应继续下去6受控热核反应：如果要使巨大的热核反应能量不是以爆炸的形式释放，而是在人工控制下逐渐地释放出来并加以利用(例如发电)，这称为受控热核反应7实现受控热核反应的条件(1)要把热核燃料加热到非常高的温度；(2)要使聚变反应维持下去并能加以控制以提供可用的能量；(3)使热核反应释放的能量足以补偿形成聚变过程中所损失的能量，这个条件称为“点火”条件.释放更多自身产生的热课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变一、
4、核裂变和链式反应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23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，形成链式反应课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变3能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量一般来说，平均每个核子放出的能量约为1 MeV，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t优质煤燃烧时释放的能量，裂变时能产生几万度的高温4用中子轰击铀核时，铀核裂变的产物是多种
5、多样的，其中两种典型的反应是：课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变【例1】(单选)关于重核的裂变，下列说法正确的是()A核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少C铀核自发放出粒子、粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量D重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损答案D课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变解析 核电站利用的是裂变链式反应所放出的核能原子核的衰变以及人工核反应也要释放核能，但天然衰变进行得非常缓慢，放出的能量也很小，人工无法控制，实用价值不大，原子核的人工
6、转变也放出能量，但作为“炮弹”的粒子击中原子核的机会太少，这种做法得不偿失所以核能的获取主要是通过裂变或聚变的途径比结合能是核子结合成原子核时，每个核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子时，每个核子平均吸收的能量重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，即将重核分成核子时比中等质量核分成核子时每个核子平均吸收的能量小些，可见课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变由重核裂变成两个中等质量的核要放出能量，选项D正确；铀核裂变放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的动能，选项A错误；裂变过程遵守质量数、电荷数守恒规律，B错误；衰变是自发的现象，铀核衰变后的新核仍是重核，而核电站利用的是裂变核能，选
7、项C错误借题发挥 重核裂变的实质(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所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变mU390.313 91027 kg，mn1.674 91027 kg；mBa234.001 61027 kg，mKr152.604 71027 kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能解析 根据反应前后质量
8、数守恒、电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变则核反应前后的质量亏损为mmUmnmBamKr3mn0.357 81027 kg.由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为Emc20.357 81027(3108)2 J3.220 21011 J.课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变二、核聚变及核能的计算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1015 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
9、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聚变方程：课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变4重核裂变与轻核聚变的区别重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大34倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应容易得多反应方式比较项目课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变【例3】(单选)以下说法正确的是()A聚变是裂变的逆反应B如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C聚变须将反应物加热至数百万开
10、尔文以上的高温，显然是吸收能量D裂变与聚变均可释放巨大的能量答案D课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变解析A选项从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应；B选项既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反；C选项要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温提供能量但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量因此，总的来说，聚变反应还是释放能量课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变【例4】一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氚核质量mT3.018 0 u求：(1)写出聚变方程；(2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？课堂讲义预习导学课堂讲义第五节裂变和聚变预习导学第五节裂变和聚变预习导学课堂讲义再见
