选修3-5.19.7_核聚变课件
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高中物理 19.7 核聚变 19.8 粒子和宇宙课件 新人教版选修3-5
中子10n带电荷量为 2e2(1故e)B0正. 确.
3
3
精选ppt
【典例】(2011·聊城高二检测)两个动能均为1 MeV的氘核发
生正面碰撞，引起如下反应：21H+21H
31H+11H.已知：
氘核的质量为2.013 6 u，氚核的质量为3.015 6 u，氢核的
质量为1.007 3u，1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV.试求
精选ppt
【标准解答】(1)由质能方程，核反应中放出的能量为： ΔE=Δmc2=(2×2.013 6 u-3.015 6 u-1.007 3 u)×(3× 108 m/s)2=4.005 MeV. (2)相互作用过程中动量守恒p1=p2
新生的氚核的动能：
Ek1
m1v12 2
p12 2m1
新生的氢核的动能：
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
精选ppt
一、核聚变的发生条件、特点及其与核裂变的比较
精选ppt
1.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.
例如21H+31H
克组成
D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸
克组成
精选ppt
【解题指导】题目中给出的信息是u夸克与d夸克的带电 荷量，据质子11H带一个元电荷的电荷量及中子10n不带电进行 判断.
【标准解答】选B.根据质子和中子所带电荷量，经验证：质
子11H带电荷量为 22e(1e)e
高中物理人教版选修3-5课件第十九章7~8核聚变粒子和宇宙
规律总结核聚变反应方程的书写与核能的计算
(1)聚变的核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒。
(2)核能计算的关键是求出核反应中的质量亏损,然后根据爱因斯
坦质能方程求解。
探究一
探究二
粒子与宇宙
问题探究
(1)为什么现在将“基本”二字去掉,统称为粒子?
(2)为什么说夸克模型是物理学发展中的一个重大突破?
要点提示:(1)随着科学的发展,科学家们发现了很多的新粒子都
粒子。 (
)
解析:随着科学的发展,科学家们发现质子、中子等本身也有复
杂结构。
答案:×
(2)太阳辐射的巨大能量来自太阳中本身储存的大量内能。
(
)
解析:太阳辐射的巨大能量主要来自太阳内部氢核聚变成氦核时
释放的能量。
答案:×
(3)要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功。 (
)
解析:轻核聚变时,要使轻核之间距离达到10-15 m,所以必须克服
(2)此反应过程的质量亏损为
Δm=2.014 1 u+3.016 0 u-4.002 6 u-1.008 665 u=0.018 835 u,
ΔE=Δmc2=0.018 835×931.5 MeV≈17.5 MeV。
1
13
12
12
应方程为 1 H+6 C→ 7 N+Q1,11 H+15
7 N→6 C+X+Q2。
方程中 Q1、Q2 表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:
1
原子核
3
4
12
13
15
H
He
He
C
N
N
2
2
6
7
(1)聚变的核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒。
(2)核能计算的关键是求出核反应中的质量亏损,然后根据爱因斯
坦质能方程求解。
探究一
探究二
粒子与宇宙
问题探究
(1)为什么现在将“基本”二字去掉,统称为粒子?
(2)为什么说夸克模型是物理学发展中的一个重大突破?
要点提示:(1)随着科学的发展,科学家们发现了很多的新粒子都
粒子。 (
)
解析:随着科学的发展,科学家们发现质子、中子等本身也有复
杂结构。
答案:×
(2)太阳辐射的巨大能量来自太阳中本身储存的大量内能。
(
)
解析:太阳辐射的巨大能量主要来自太阳内部氢核聚变成氦核时
释放的能量。
答案:×
(3)要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功。 (
)
解析:轻核聚变时,要使轻核之间距离达到10-15 m,所以必须克服
(2)此反应过程的质量亏损为
Δm=2.014 1 u+3.016 0 u-4.002 6 u-1.008 665 u=0.018 835 u,
ΔE=Δmc2=0.018 835×931.5 MeV≈17.5 MeV。
1
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12
12
应方程为 1 H+6 C→ 7 N+Q1,11 H+15
7 N→6 C+X+Q2。
方程中 Q1、Q2 表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:
1
原子核
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12
13
15
H
He
He
C
N
N
2
2
6
7
高中物理选修3-5：19.7 核聚变 课件
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/112021/3/11Thursday, March 11, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/112021/3/112021/3/113/11/2021 12:32:12 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/112021/3/112021/3/11Mar-2111-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/112021/3/112021/3/11Thursday, March 11, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/112021/3/112021/3/112021/3/113/11/2021
。2021年3月11日星期四2021/3/112021/3/112021/3/11
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/112021/3/112021/3/113/11/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/112021/3/11March 11, 2021
pU = pα
Ek
1m2
2
p2 2m
α 粒子的动能为
二、受控热核反应
——核聚变的利用
可控热核反应可以为人类提供巨 大的能源，和平利用聚变产生的核量 是非常吸引人的重大课题。2009年6月 11日，位于成都的核工业西南物理研 究院宣布，该院在受控核聚变实验装 置——中国环流器二号A装置上首次实 现了偏滤器位形下高约束模式运行。
这是我国磁约束聚变实验研究史 上具有里程碑意义的重大进展，标志 着中国磁约束聚变能源开发研究综合 实力与水平有了新的提高。
优秀课件人教版高中物理选修3-5核聚变 (共16张PPT)
（2）地球上聚变燃料的储量丰富
每升水中就含有 0.03 g 氘，地球上有 138.6 亿亿立方米 的水，大约有 40 万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂 储量有2000 亿吨。 1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变， 放出的能量相当于燃烧300L汽油,轻核聚变是能源危机的终结 者。
（3）轻核聚变更安全、清洁
实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持， 反应就自动终止了。
（4）反应中放射物质的处理较容易
氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废 物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反 应而生成的放射性物质，比裂变所生成的废物的数量少，容 易处理。
2. 现在的技术还不能控制热核反应，问题有
太阳的中心发生 核聚变，放出巨大 能量，太阳；这个 天然的的核聚变过 程已经发生了好几 十亿年
二、受控热核反应——核聚变的利用
1.聚变与裂变相比的优点： （1）轻核聚变产能效率高
相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反应平均每个核子放出 的能量约3.3MeV，而裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。
2 1 3 2 1 0
2 1
2 1
H H He H
2 1 3 2 1 1
3 1 4 2 1 0
H H He n
计算下面核聚变放出的能量:
2 1
H + H He + n
3 1 4 2 1 0
氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
201 是铀裂变（ = 0.852MeV）的约4倍。 235 + 1
2、发生聚变的条件:
高中物理人教版选修3-5 第19章第7节 核聚变 课件(共22张PPT)
中国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况
东方超环——EAST全超导托卡马克实验装置
受控热核反应
（2）惯性约束：利用强激光的惯性压力约束参加反应的物质。
以激光进行惯性约束聚变的图解： 1.蓝色箭头代表激光； 2.橘色代表固态球状核燃料向外爆裂的力量； 3.紫色代表因激光热能而产生向内的惯性作用力； 4.橙色代表压缩后的燃料核，产生的热量快速向外放射 ，发散的能量是激光光束加在燃料球上的数倍。
A
C O Fe
B Z
释放核能的方式
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．
+
+
聚变
裂变
一、核聚变及其条件
氢核聚变
2 ：1 3 1 4 2 1 0
地球上最容 易发生的氢 核聚变
H H He n17.6 MeV
平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释 放能量的3～4倍!
2．把原子核加热到很高的温度108~109K
将一团氘和氚核约束起来，并保持一定的密度。将核加热到 上亿度的超高温，使其在极短时间内一起发生聚变。
聚变反应特点
聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量， 靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去。
实例：
1. 太阳内部和许多恒星内部温度高达107K以上， 其反应就是热核反应的实例。 2. 核武器——氢弹！在短时间释放巨大的能量， 这就是聚变引起的核爆炸。
核子平均质量（知识储备2)
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：
核子的平均质量是：
《核聚变》【公开课教学PPT课件】高中物理
活动1：小小科学家 磁约束——环流器（托卡马克）
活动1：小小科学家 磁约束——仿星器
活动1：小小科学家
惯性约束---激光点火
神 光 Ⅲ 号
二、受控热核反应
2、可控核聚变的实现方法
• 磁约束
将燃料锁定在一定空间
• 惯性约束
产生高温
二、受控热核反应
三、核聚变能源的利用
• 核聚变能源被誉为人类的终极能源 • 具有产能高、原料丰富、废料清洁等优点
3、实现方法 • 把原子核加热到足够大的温度
几百万开尔文高温
二、受控热核反应
1、实现核聚变的难点
• 地球上没有容器能承受如此高的温度 • 几百万开尔文的高温如何实现？ 通过查找资料，你是否了解到国际上主流的做法？
活动1：小小科学家 课前自主学习，课堂展示风采
• 介绍一种实现可控核聚变的方法及其原理？
2007年10月，中国、欧盟、印度、日本、韩国、 俄罗斯和美国等七个国家和地区合作开展“国际核聚变 实验（ITER）”计划。
活动2：科学辩论会 辩题：开发核聚变能源的利弊
正方：利大于弊
反方：弊大于利
一辩：陆睿韬 二辩：刘 旭 三辩：邢牧凡 四辩：胡予萱
VS 一辩：李敏慧 二辩：陆子骏 三辩：刘静怡 四辩：彭 皓
主要成分：氢
核
+
聚
高温1.5 x 107K
变
高压2000亿帕斯卡
科学家估计：
太阳核聚变能维持90~100亿年
核聚变的利用——氢弹
外壳
弹
氘、氚等热 核燃料
引爆装置
三种组合：
普通炸药 爆炸
Ｕ235
裂变
氘、氚 聚变
2 1
H
人教版高中物理选修3-5课件： 19.7核聚变 (共19张PPT)
二、受控热核反应 1、聚变与裂变相比
①轻核聚变产能效率高
②地球上聚变燃料的储量丰富
③轻核聚变更安全可控、清洁 ④反应中放射物质的处理较容易
2、实现核聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受如此高的温 度。为了解决这个难题，科学家设想了两种方案，磁约束和惯性 约束。
1、聚变与裂变相比
①轻核聚变产能效率高 ②地球上聚变燃料的储量丰富 ③轻核聚变更安全可控、清洁 ④反应中放射物质的处理较容易
2、实现核聚变的难点：地球上没有任何容器能够经
受如此高的温度。为了解决这个难题，科学家设想了两 种方案，磁约束和惯性约束。
磁约束 ——环流器
带电粒子运动时在均匀磁场中会由于洛伦兹力的 作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加反应 的物质。环流器，这是目前性能最好的一种磁约束装 置。
惯性约束
也可以利用聚变物质的惯性进行约束。由于聚变 反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及 扩散就完成了核反应。在惯性约束下，可以用激光从 各个方向照射参加反应的物质，使它们“挤”在一起 发生反应。
总的来说，实现受控核聚变还有一段很 长的路要走，比较乐观的估计是在21世纪 中叶有可能实现技术突破。一旦能够稳定 地输出聚变能、世界上将不再有“能源危 机”。
问题与练习解答：
1、什么是核聚变?聚变过中的能量转化有什么持点? 解： 两个氢核结合成质量较大的核，这样的核反 应叫做核聚变。聚变发生时需要提供巨大的能量， 但反应中放出的能量比提供的能量大得多。
2、一个α粒子合到一个168O核中，写出这个核反应的方程式。这个 反应式左右两边的原子相比。哪边具有较多的结合能?
19.7核聚变
1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第 一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用 了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。氢 弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。
高中物理第十九章原子核19.7核聚变课件新人教版选修3_5
一
二
三
一、对轻核聚变的理解
反应方式 项目 原理 典型反应 反应条件 实际应用 轻核聚变 轻核聚变后比结合能增加
3 1 4 H+ H → n+ 1Байду номын сангаас0 2 He + 17.60 MeV 1 2
轻核间距达到 10-15 m 以内 氢弹 可控热核反应(研制阶段)
一
二
三
二、重核裂变和轻核聚变的比较
比较项目 重核裂变 重核分裂成两个或多个中 放能原理 等质量的原子核,放出核能 轻核聚变 两个轻核结合成质量较 大的原子核,放出核能
类型一
类型二
3 解析： (1)聚变方程为 1 H + 21 0 n→1 H。
1
(2)质量亏损 Δm=mH+2mn-m=(1.007 3+2× 1.008 7-3.018 0) u=0.006 7 u,释放的核能为 ΔE=0.006 7× 931.5 MeV≈6.24 MeV。 (3)平均每个核子放出的能量为 3 MeV=2.08 MeV。 3 1 答案： (1)1 H + 2 n → H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV 0 1 1
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要 放能多少 大 3~4 倍 废料处理 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
一
二
三
比较项目 重核裂变
轻核聚变 主要原料是氘,氘在地球 上的储量非常丰富。1 L 海水中大约有 0.03 g 氘, 如果用来进行热核反应, 放出的能量约与燃烧 300 L 汽油相当 受控核聚变的科学可行 性已得到验证,目前正在 突破关键技术,最终将建 成商用核聚变电站
类型一
类型二
人教版选修3-5 第19章 7、8 核聚变 粒子和宇宙 课件(47张)
对粒子的认识
1．质子、中子、电子等本身也是复合粒子，还有复杂结 构，所以不叫“基本粒子”，称“粒子”．
2．粒子的分类
分类 参与的相互作用 发现的粒子
备注
强子有内部结构， 质子、中子、 由“夸克”粒子构 强子 参与强相互作用 介子、超子 成的；强子又可分
为介子和重子
分类 参与的相互作用
发现的粒子
备注
4．夸克模型 (1)夸克模型的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了 强子的夸克模型，认为强子是由________构成的． (2)分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸 克、顶夸克；它们带的电荷量分别为元电荷的________或 ________，每种夸克都有对应的________． (3)意义：电子电荷不再是电荷的______________，即存 在分数电荷． 【答案】(1)夸克 (2)＋23 －13 反夸克 (3)最小单位
轻核聚变及其发生的条件
1．轻核聚变需要一定的条件，要给原子核加热，使物质 温度达到几百万度的超高温，轻核相遇才能发生聚变，放出更 大能量，由于温度较高，所以聚变也称热核反应．
2．核聚变需要超高温条件的原因 使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分接近，达到10－ 15 m的近距离．由于原子核都是带正电的，要使它们接近到这 种程度，必须克服巨大的库仑斥力．这就要使原子核具有很大 的动能．
的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷.
粒子
π＋ π－ u
d
u
d
带电荷量 ＋e －e ＋23e －13e －23e ＋13e
下列说法正确的是( )
A．π＋由u和 d 组成 B．π＋由d和 u 组成
C．π－由u和 d 组成 D．π－由d和 u 组成
【答案】AD 【解析】根据电荷量关系可知，由于π＋介子带有＋e的电 荷量，又由于π＋介子是由一个夸克和一个反夸克组成，根据 题意可知π＋介子(＋e)应由一个夸克u ＋23e 和一个反夸克 d ＋13e 组成，A正确；同理π－介子由夸克d和反夸克 u 组成，D 正确．故正确答案为A、D.
人教版高中物理选修3-5课件 19 核聚变课件
人民教育出版社 高二 |选修3-5
人民教育出版社 高二 |选修3-5
磁场约束
带电粒子在磁场中沿螺线运动，回旋半径R与磁感应强度B成反比。在很强 的磁场中，每个带电粒子的活动便被束缚在一根磁感线附近的很小范围内 ，只能沿磁感线做种纵向运动。在热核反应的高温下，物质处于等离子态 ，有带电粒子组成，而由于上述原因，强磁场可以使带电粒子的横向输运 过程受限。
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药 铀235
外壳
小型 原子 弹
普通炸药
Ｕ235
氘、氚、重氢化 钾等
氘、氚
爆炸 裂变 聚变
引爆装置
2 1
H
3 1
H42
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
He
01n
人民教育出版社 高二 |选修3-5
受控热核反应——核聚变的利用
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： 1. 热核反应的的点火温度很高； 2. 如何约束聚变所需的燃料；
目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一 ITER计划将历时35年，其中建造阶段10年、运行和开发利用阶段20年
、去活化阶段5年。耗资50亿美元 主要成员：欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国 经过三年谈判，2006年5月24日，中国加入ITER计划 ITER计划是目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计
第十九章 原子核
核聚变
人民教育出版社 高二 | 选修3-5
人民教育出版社 高二 |选修3-5
历史背景
1896年，贝克勒尔发现天然放射性，这是人们 第一次观察到的核变化。
1915年Albert Einstein 由广义相对论导出质能 方程
人教版高中物理选修35课件：19.7《核聚变》2+(共20张PPT)
108～109K （上亿摄氏度）
聚变反应又叫热核反应
太阳是一个巨大的热核反应堆。
热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着， 太阳和很多恒星的内部温度高达107 K以 上，因而在那里进行着激烈的热核反应， 不断向外界释放着巨大的能量。太阳每 秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只 接受了其中的二十亿分之一。太阳在 “核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。 它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化 为能量的物质是400万吨。科学家估计， 太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿 ~100亿年。当然，与人类历史相比，这 个时间很长很长！
（3）轻核聚变更安全、清洁
实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了。
2、难点：地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。
3、解决方案：磁约束、惯性约束
磁约束
带电粒子运动时在均匀磁场中会洛伦兹力 的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束 参加反应的物质。
惯性约束
由于聚变反应的时间非常短，聚变物质因自身的 惯性还来不及扩散就完成了核反应。在惯性约束下， 可以用激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们 “挤”在一起发生反应。
二、受控热核反应——核聚变的利用
1、优点： （1）轻核聚变产能效率高
相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反应平均每个核子放出的能量约3.3MeV，而 裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。
（2）地球上聚变燃料的储量丰富
1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油,轻 核聚变是能源危机的终结者。
E mc2 (2m M )c2
谢谢！
E1.7 5M 9 eV
E20M 1 eV
轻核聚变反应释放的能量是17.6MeV 。这个 量值虽然比一个铀核裂变产生的能（201MeV ）少，但平均每个核子产生的能量
高中物理选修3-5精品课件1：19.7 核聚变
【典例2】关于重核的裂变，以下说法正确的是( D ) 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能量，产生明显的质量亏损， 所以核子数要减少 D.重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损， 放出核能
【典例3】铀核裂变时，对于产生链式反应的重要 因素，下列说法中正确的是( C )
使裂变产生的快中子减 速使之容易被铀235吸收
控制棒
镉
吸收减速后的中子，控 制反应速度
水泥防护层
钢筋混凝土
屏蔽射线Biblioteka 冷却剂水或液态钠传输热量用于发电，冷 却反应堆，保证安全
课堂互动讲练
【典例1】关于铀核裂变，下述说法中正确的是( BC) A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两 种不同的核 B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子 C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀 235 D．铀块的体积对产生链式反应无影响
第十九章 原子核 第七节 核聚变
自主预习环节
一、核裂变 1．什么是核裂变 2．铀核裂变的典型方程，分析裂变方程的主要
特点 3．什么是链式反应 4．链式反应的条件 二、核电站
1．什么是慢中子 2．核反应堆的主要组成 3．核反应堆各部分的作用
组成部分
核燃料
材料
浓缩铀
作用
提供核燃料
慢化剂(减速剂)
石墨、重水或 普通水
A.铀块的质量是重要因素，与体积无关
B.为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利 用裂变时产生的中子
C.若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式 反应就能够发生
D.能否发生链式反应与铀块的质量无关
高中物理人教新课标选修3-5课件 第十九章 原子核 19.7.8 核聚变
三、“基本粒子”与新粒子 1．“基本粒子”不基本 “基本粒子”：直到 19 世纪末，人们认为光子、电子、质子、中 子是“基本粒子”，随着科学的发展，一方面逐渐发现了数以百计的 新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的；另一方面科学家又 发现质子、 中子等本身也有自己的复杂的结构． 因此，20 世纪后半期， 就将“基本”去掉，统称粒子．
(3)氢弹爆炸的条件 它需要用原子弹来引爆，以获得热核反应所需要的高温，而原子 弹又要用普通炸药来引爆．
(4)轻核聚变与重核裂变的区别
特别提醒 (1)聚变反应比裂变反应中每个核子平均释放能量大． (2)目前正在研究可控热核反应，但还未达到可应用阶段．
典例精析 已知氘核的质量为 2.0136 u，中子的质量为 1.0087 u，3 2He 的质量为 3.0150 u. (1)试写出两个氘核聚变生成3 2He 的核反应方程； (2)计算上述反应中释放的核能； (3)若两个氘核以相等的动能 0.35 MeV 做对心碰撞即可发生上述 核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成3 2He 核和中 子的动能各是多少？
2．发现新粒子 (1)新粒子：1932 年发现了正电子，1937 年发现 μ 子，1947 年发 现 K 介子和 π 介子及以后的超子、反粒子等． (2)反粒子：实验中发现，对应着许多粒子都存在着质量与它相同 而电荷及其他一些物理性质相反的粒子，叫做反粒子．例如，电子的 反粒子是正电子，质子的反粒子是反质子等． (3)粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系分为三大类：强 子、轻子和媒介子．
1 新情境· 激趣引航
2 新知识· 预习探索 学习目标 1.知道核聚变反应的定义和聚变反应的特点． 2.会判断和书写核聚变反应的方程，能计算核聚变释放的能量． 3.了解受控热核反应． 4.知道粒子的分类及其应用，了解夸克模型． 5.了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演化．
人教版高中物理选修3-5第19章第7节核聚变(共22张PPT)
核子平均质量 核子的平均质量是： 原子核的质量 核子数
D E
F
O
Fe
CB
A Z
一、核裂变
1、定义： 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．
2、特点：
裂变时释放能量多； 裂变时产生高温； 自发进行。 3、应用: 原子弹； 核电站。
原因是反应前后质量有亏损；
根本原因是重核的比结合能相比中
（１）核爆炸瞬时效应防护。 利用工事进行掩蔽 在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背 向爆心卧倒，可减轻伤害。
（２）放射性沾染防护。 避开在沾染区或高照射量率的地区行动 及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染 人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽 量缩短时间 进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减 少放射性物质在人体内的存留
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，一种典型的反映是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程是：
U 235
92
+
1 0
n
→144
56
Ba
+
89 36
Kr
+ 310 n
总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
Δm 0.3578 1027 kg
E 17.59MeV
平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均 每个核子放出的能量大3~4倍。核聚变的利用—氢弹弹体三种炸药：
普通炸药
小 型
普通炸药
铀235 外壳
原 子 Ｕ235 弹
爆炸 裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚
聚变
D E
F
O
Fe
CB
A Z
一、核裂变
1、定义： 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．
2、特点：
裂变时释放能量多； 裂变时产生高温； 自发进行。 3、应用: 原子弹； 核电站。
原因是反应前后质量有亏损；
根本原因是重核的比结合能相比中
（１）核爆炸瞬时效应防护。 利用工事进行掩蔽 在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背 向爆心卧倒，可减轻伤害。
（２）放射性沾染防护。 避开在沾染区或高照射量率的地区行动 及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染 人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽 量缩短时间 进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减 少放射性物质在人体内的存留
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，一种典型的反映是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程是：
U 235
92
+
1 0
n
→144
56
Ba
+
89 36
Kr
+ 310 n
总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
Δm 0.3578 1027 kg
E 17.59MeV
平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均 每个核子放出的能量大3~4倍。核聚变的利用—氢弹弹体三种炸药：
普通炸药
小 型
普通炸药
铀235 外壳
原 子 Ｕ235 弹
爆炸 裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚
聚变
高中物理选修3-5课件 19.7-19.8 核聚变
(3)2.08 MeV
(2)质量亏损 Δm=mH+2mn-m=(1.007 3+2×1.008 7-3.018 0) u=0.006 7 u,释放的核能 ΔE=Δmc2=0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV。
(3)平均每个核子放出的能量为
6.24 3
MeV=2.08 MeV。
问题导学 当堂检测
(1)写出聚变方程; (2)求释放出的核能多大? (3)求平均每个核子释放的能量是多大?
问题导学 当堂检测
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
答案:(1)11H+210n→13H (2)6.24 MeV
解析:(1)聚变方程
1 1
H+
210n→13H。
预习交流
氢弹与原子弹有什么区别? 答案:原子弹利用核裂变,是由中子轰击铀 235 或钚 239,使其原子核 裂开产生能量;氢弹利用的是核聚变。相对来说,核聚变要难实现,因为 引爆核聚变的温度高达上千万度,所以要由原子弹引爆氢弹,原子弹放 出来的高能中子与氘化锂反应生成氚,氚和氘聚合产生能量。当然,氢弹 的杀伤破坏因素与原子弹相同,因为氢弹不受裂变临界体积的限制,所 以爆炸当量可以做的很大,因而威力比原子弹大得多。原子弹的威力通 常为几百至几万吨级 TNT 当量,氢弹的威力则可大至几千万吨级 TNT 当量。
问题导学 当堂检测
课前预习导学KEQIAN YUX来自 DAOXUE课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
迁移与应用
例 1 已知氘核质量为 2.013 6 u,中子质量为 1.008 7 u,23He 核的质量为 3.015 0 u。
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H H He n
3 1 4 2 1 0
2
m mD mT (m mn ) 0.018884u
E mc 0.01884 931.5MeV E 17.59MeV
平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均每个核子放 出的能量大3~4倍。
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2014-3-24
8
2014-3-24
核聚变的利用 氢弹
9
2014-3-24
氢弹
10
氢弹爆炸形成的磨姑云
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受控热核反应——核聚变的利用
11
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
1、轻核聚变产能效率高 2、地球上聚变燃料的储量丰富
（每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立方米的水， 大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂储量有 2000亿吨）
4
聚变后比结合能增加， 聚变后比结合能增加， 反应中会释放能量
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典例分析
5
1根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:氘核的质 量：mD＝2.014102u ，氚核的质量：mT＝3.016050u，氦的 质量：mα＝4.002603u，中子的质量：mn=1.008665u
2 1
聚变的原理是
6
在标准的地面温度下，物质的原子核彼此靠近的程度只能达到
原子的电子壳层所允许的程度。因此，原子相互作用中只是电 子壳层相互影响。要使原子核之间发生聚变必须让它们之间的 距离达到10^-15米，核力才能起作用，但由于原子核都带正电， 它们之间存在着强大的库伦斥力，原子核之间距离大于10^-15 米时库伦斥力大于核力；小于10^-15米时核力大于库伦斥力。 普通手段无法达到这一苛刻要求。只有当参加聚变反应的原子 核具有足够的动能时，才能克服库伦斥力而彼此靠近从而使核 力大于库伦力，使核力产生作用。提高反应物质的温度，就可 增大原子核动能。因此，聚变反应对温度极其敏感，在常温下 其反应速度极小，只有在1400万到1亿摄氏度的绝对温度条件 下，反应速度才能达到足以实现自持聚变反应。所以这种将物 质加热至特高温所发生的聚变反应又叫作热核反应，由此做成 更为安全、清洁
（高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的氦是没有 放射性的。废物主要是泄露的氚，高速中子、质子与其他 物质反应生成的放射性物质，比裂变反应堆生成的废物数 量少，容易处理）
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12
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料；
选修3-5
1
19.6 核聚变
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热核反应 （热核反应）
2
1 0
n
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聚变
3
某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核
反应叫做聚变。
2 1
H H He n
3 1 4 2 1 0
2 1
H H He n
2 1 3 2 1 0
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比结合能
磁场约束
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13
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14
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2014-3-24
聚变的原理是
7
要得到如此高温高压，只能由裂变反应提供。氢弹能爆炸
就是由原子弹爆炸的高温引起的，热核反应一旦发生就不 再需要外界给它能力，靠自身的反应热就足以将反应持续 下去。
科学家也已研究出了其他一些方法，比如：用多束激光照
在同一个点上，就可以产生出超高温等等。利用聚变反应 的另一大问题就是，没有可以用来盛放聚变反应的物质， 地球上的物质都会在高温下熔化，科学家设想可能可以用 磁场来束缚热核反应。由于聚变反应的辐射污染，比裂变 要小得多，而且聚变反应的原料储量十分巨大，就在海洋 中，所以科学家还在不断探索当中。