高一物理裂變和聚變

1、3.4裂變和聚變教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)一、核裂變一、核裂變、核裂變概念；、鈾核的裂變；、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)二、核聚變二、核聚變1 、 輕核的聚變（熱核反應(yīng)）2、發(fā)生聚變的條件3、實(shí)現(xiàn)的方法有: 物理學(xué)中把重核分裂成兩個較輕的核時(shí)，釋放物理學(xué)中把重核分裂成兩個較輕的核時(shí)，釋放出核能的反應(yīng)叫做出核能的反應(yīng)叫做核裂變核裂變一一. .核裂變核裂變1.核裂變核裂變2、鈾核的裂變、鈾核的裂變（1）發(fā)現(xiàn)）發(fā)現(xiàn)1939年年12月，德國物理學(xué)家月，德國物理學(xué)家哈恩哈恩和他的助手和他的助手斯特拉斯曼斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變。生了裂變。（2）裂變產(chǎn)物）裂變產(chǎn)物多種多樣多種多樣U

2、23592n10+Ba14456Kr8936+n310U23592n10+Ba14156Kr9236+n310請計(jì)算鈾裂變時(shí)釋放的能量請計(jì)算鈾裂變時(shí)釋放的能量kgmu27103139.390kgmn27106749. 1kgmBa27100016.234kgmkr27106047.152已知鈾核裂變的反應(yīng)：已知鈾核裂變的反應(yīng)：U23592n10+Ba14156Kr9236+n310求：（求：（1）該核反應(yīng)釋放的能量）該核反應(yīng)釋放的能量 （2）平均每個核子釋放的能量）平均每個核子釋放的能量1kg1kg鈾全部裂變，它放出的能量超過鈾全部裂變，它放出的能量超過20002000t t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)釋

3、放的能量優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)釋放的能量發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量，或者鈾塊的體積大鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量，或者鈾塊的體積大于臨界體積。于臨界體積。 “ “小玩意兒小玩意兒”钚裝藥重钚裝藥重6.16.1千克，千克，TNTTNT當(dāng)量當(dāng)量2.22.2萬萬噸，試驗(yàn)中產(chǎn)生了上千萬度的高溫和數(shù)百億個大氣噸，試驗(yàn)中產(chǎn)生了上千萬度的高溫和數(shù)百億個大氣壓，致使一座壓，致使一座3030米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地面上形成一個巨大的彈坑面上形成一個巨大的彈坑 在半徑為在半徑為400400米的范圍內(nèi)，沙石被熔化成了黃綠米的范圍內(nèi)，沙石被熔化成了黃綠色的玻

4、璃狀物質(zhì)，半徑為色的玻璃狀物質(zhì)，半徑為16001600米的范圍內(nèi)，所有的米的范圍內(nèi)，所有的動物全部死亡動物全部死亡 “ “原子彈之父原子彈之父” ” 奧本海默在核爆觀測站里感到十奧本海默在核爆觀測站里感到十分震驚，他想起了印度一首古詩：分震驚，他想起了印度一首古詩：“漫天奇光異彩，漫天奇光異彩，有如圣靈逞威，只有一千個太陽，才能與其爭有如圣靈逞威，只有一千個太陽，才能與其爭輝我是死神，我是世界的毀滅者輝我是死神，我是世界的毀滅者”在山田須磨子（一位當(dāng)年的爆炸目擊在山田須磨子（一位當(dāng)年的爆炸目擊者）的一幅畫：在遙遠(yuǎn)的廣島上空，者）的一幅畫：在遙遠(yuǎn)的廣島上空，原子彈爆炸后發(fā)出彩虹一般絢麗的光原子彈

5、爆炸后發(fā)出彩虹一般絢麗的光芒。芒。 廣島紅十字醫(yī)院里，一個嚴(yán)重廣島紅十字醫(yī)院里，一個嚴(yán)重?zé)齻膶W(xué)生仰面躺在一張草席燒傷的學(xué)生仰面躺在一張草席上。他的五官幾乎全被原子彈上。他的五官幾乎全被原子彈爆炸產(chǎn)生的熱浪抹掉了。四天爆炸產(chǎn)生的熱浪抹掉了。四天后他死了。后他死了。倒塌的鋼架結(jié)構(gòu)建筑物倒塌的鋼架結(jié)構(gòu)建筑物 中國第一顆原子彈爆炸蘑菇云發(fā)展圖中國第一顆原子彈爆炸蘑菇云發(fā)展圖氚氚 核核氘核氘核中子中子氦氦-4 核聚變核聚變1 、 輕核的聚變（熱核反應(yīng)）輕核的聚變（熱核反應(yīng)）某些輕核能某些輕核能夠結(jié)合在一夠結(jié)合在一起，生成一起，生成一個較大的原個較大的原子核，這種子核，這種核反應(yīng)叫做核反應(yīng)叫做聚變聚變。

6、二、核聚變二、核聚變輕核的聚變輕核的聚變: :nHeHH10322121nHeHH10423121根據(jù)所給數(shù)據(jù)根據(jù)所給數(shù)據(jù), ,計(jì)算下面核反應(yīng)放出的能量計(jì)算下面核反應(yīng)放出的能量: :nHeHH10423121氘核的質(zhì)量：氘核的質(zhì)量：m mD D2.014102u2.014102u氚核的質(zhì)量：氚核的質(zhì)量：m mT T3.016050u3.016050u 氦核的質(zhì)量：氦核的質(zhì)量：m m4.002603u4.002603u中子的質(zhì)量：中子的質(zhì)量：m mn n=1.008665u=1.008665u2 2、發(fā)生聚變的條件、發(fā)生聚變的條件: :使原子核間的距離達(dá)到使原子核間的距離達(dá)到1010-15-15

7、m m3 3、實(shí)現(xiàn)的方法有、實(shí)現(xiàn)的方法有: :1 1）用加速器加速原子核；）用加速器加速原子核；）把原子核加熱到很高的溫度；）把原子核加熱到很高的溫度；108109K不經(jīng)不經(jīng)濟(jì)濟(jì)聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)）把原子核）把原子核加熱加熱到很高的溫度；到很高的溫度；核聚變的利用氫彈彈體彈體引爆裝置引爆裝置小小型型原原子子彈彈三種炸藥：三種炸藥：普通炸藥普通炸藥235氘、氚氘、氚爆炸爆炸裂變裂變聚變聚變氘、氚、重氘、氚、重氫化鉀等氫化鉀等鈾鈾235外殼外殼普通炸藥普通炸藥nHeHH10423121氫彈爆炸形成的磨姑氫彈爆炸形成的磨姑云云熱核反應(yīng)和裂變反應(yīng)相比較，具有許多熱核反應(yīng)和裂變反應(yīng)

8、相比較，具有許多優(yōu)越性優(yōu)越性?？煽?zé)岷朔磻?yīng)將為人類提供巨大的能源可控?zé)岷朔磻?yīng)將為人類提供巨大的能源, ,和平利用聚變產(chǎn)生的和平利用聚變產(chǎn)生的核量是非常吸引人的重大課題，我國的可控核聚變裝置核量是非常吸引人的重大課題，我國的可控核聚變裝置“中中國環(huán)流器國環(huán)流器1 1號號”已取得不少研究成果已取得不少研究成果. . 能用于熱核反應(yīng)的原料極其豐富，裂變的原料比較稀缺；能用于熱核反應(yīng)的原料極其豐富，裂變的原料比較稀缺； 反應(yīng)物質(zhì)量相同的情況下聚變放出的能量比裂變多；反應(yīng)物質(zhì)量相同的情況下聚變放出的能量比裂變多； 熱核反應(yīng)后的遺留物對環(huán)境污染小，這一點(diǎn)裂變無法相比。熱核反應(yīng)后的遺留物對環(huán)境污染小，這一點(diǎn)裂變無法相比。現(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng)?，F(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng)。問題有：問題有：、如何約束聚變所需的燃料；、如何約束聚變所需的燃料； 磁場約束磁場約束、地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受、地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度；如此高的溫度；慣性約束現(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng)。現(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng)。問題有：問題有：、地球上沒有任何窗口能夠經(jīng)受、地球上沒有任何窗口能夠經(jīng)受如