高中物理 第四章 原子核 第五节 裂变和聚变同步备课教学案 粤教版选修
9页1、我带领班子成员及全体职工,积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习,同时认真学习业务知识,全面提高了自身素质,增强职工工作积极性,杜绝了纪律松散第五节裂变和聚变学习目标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、聚变所释放的能量一、核裂变和链式反应导学探究如图1为铀核裂变示意图图1(1)铀核裂变是如何发生的?(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗?答案(1)铀核的裂变核子受激发: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,同时放出中子,这些中子又引起其他铀核裂变,这样,裂变反应一代接一代继续下去,形成链式反应(2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中,在自然界中不会自发地发生,故铀核裂变不会自发地进行要使铀核裂变,首先要利用中子轰击铀核,使铀核分裂,分裂产生更多的中子,这些中子继续与其他铀核发生反应,再引起新的裂变,这样就形成了链式反应知识梳理对核裂变和链式反应的理解1核裂变重核被中子轰击后分裂
2、成两个较轻的核,并放出能量的过程2铀核裂变用中子轰击铀核时,铀核发生裂变,其产物是多种多样的,其中一种典型的反应是UnBaKr3n.3链式反应由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程,叫做核裂变的链式反应4链式反应的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量(2)有足够数量的慢中子即学即用判断下列说法的正误(1)铀核的裂变是一种天然放射现象()(2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去()(3)中子的速度越快,越容易发生铀核裂变()(4)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、受控热核反应1聚变两个轻核结合成质量较大的核,释放出能量的反应,称为核聚变,聚变反应又称为热核反应2聚变方程HHHen17.6 MeV.3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,这要克服电荷间巨大的库仑斥力作用,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,有一种方法就是给它们加热,使物质达到几百万度以上的高温即学即用判断下列说法的正误(1)核聚变时吸收能量()(2)核聚变平均每个核子放出的能量,比
3、裂变反应中平均每个核子放出的能量大()(3)轻核聚变比裂变更完全、清洁()(4)实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受如此高的温度()一、核裂变与其释放核能的计算1常见的裂变方程(1)UnXeSr2n(2)UnBaKr3n2链式反应发生的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积体积超过临界体积时,保证中子能够碰到铀核(2)有足够浓度的铀235.(3)有足够数量的慢中子3裂变反应的能量铀核裂变为中等质量的原子核,发生质量亏损,所以放出能量一个铀235核裂变时释放的能量如果按200 MeV估算,1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧释放的化学能,裂变时能产生几百万度以上的高温4铀的同位素中铀235比铀238更容易发生链式反应例1关于重核的裂变,下列说法正确的是()A核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B中子从铀块中通过时,一定发生链式反应C重核裂变释放出大量的能量,产生明显的质量亏损,所以核子数减少D重核裂变为中等质量的核时,要发生质量亏损,放出核能答案D解析核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损,是核能转化为其他形式能的过程,其能量远大于俘获中子
4、时吸收的能量,A错误,D正确;发生链式反应是有条件的,铀块的体积必须大于或等于临界体积,否则中子从铀块中穿过时,可能碰不到原子核,则不会发生链式反应,B错误;重核裂变时,核子数守恒,C错误重核裂变的实质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,根本原因是重核的平均结合能比中等质量的核的平均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例2用中子轰击铀核(U),其中的一个可能反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分,放出3个中子各个核和中子的质量如下: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答案nUBaKr3n3.220 21011 J解析根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒,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铀核裂变方程为
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