第6课 核裂变（备课堂课件）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（人教版选修3-5）

核裂变 选修3-5 第十九章 第6节 复习巩固： 1、什么是结合能? 1、结合能：把核子分开需要的能量（或核子结合成原子核时释放的能量）。 2、什么是比结合能? 2、比结合能：（平均结合能） 结合能与核子数之比。 原子核中：每个核子的平均质量越小，比结合能也越大。 3、比结合能与核子的平均质量有什么关系？ 平均每个核子质量亏损越大，比结合能也越大。 核子的平均质量与原子序数之间的关系 Z 核子的平均质量 核反应 电子 原子核 在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应． 20世纪30年代，物理学家做出了一个改变人类历史的科学发现。 大家都知道在第二次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟．大家还知道目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。我想，现在大家一定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解。 1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的过程中发现，生成物中有原子序数为56的元素钡。 奥地利物理学家迈特纳和弗里施对此做出了解释，铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定名为原子核的裂变。 核裂变示意图 1、裂变：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． 把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变． 一、核裂变 〓 聚变 〓 裂变 问题：是不是所有的核反应都能放出核能？ 不是所有的核反应都能放出核能，有的核反应，反应后生成物的质量比反应前的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸收大量的能量。只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。 只有核子平均质量减小的核反应才能放出核能 核子平均质量 核子的平均质量与原子序数之间的关系 核子的平均质量是： 原子核的质量 核子数 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序数有如图的关系： （1）铀核的裂变的一种典型反应。 提问：铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种核反应方程式是什么样的？ 2、铀核的裂变  1939年12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，一种典型的反应是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是： + → + + 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变前的总质量，质量亏损： 释放出的能量为 我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇1946年在巴黎发现了铀的三分裂和四分裂 1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2800t标准煤完全燃烧时释放的能量． 铀核裂变时如果生成物不同，释放的能量也有差异，一般说来，平均每个核子释放的能量约为1MeV。 裂变中放出中子，数目有多有少，中子的速度也有快有慢。以铀235为例，裂变时产生2－3个中子，如果这些中子继续与其他铀235核发生反应，再引起新的裂变，就能使核裂变反应不断地进行下去。这种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。 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． （2）链式反应 铀块的大小是链式反应能否进行的重要因素。 原子核的体积非常小，原子内部的空隙很大，如果铀块不够大，中子在铀块中通过时，就有可能不到铀核而跑到铀核外面去，链式反应不能继续。只有当铀核足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中某个核，使链式反应进行下去。通常把裂变物质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 把裂变物质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。 （3）临界体积（临界质量）： （4）裂变反应中的能量的计算 裂变后的质量： 质量亏损： 裂变前的质量： 总结： 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。裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积。铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。 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．