高二物理 核力与结合能 重核裂变 轻核聚变
高二物理核能
四、裂变的应用：原子弹 中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
可怕的美丽
可怕的美丽
原子弹之父奥本海默在核爆观测站里感 到十分震惊，他想起了印度一首古诗
漫天奇光异彩 有如圣灵逞威 只有一千个太阳 才能与其争辉 我是死神 我是世界的毁灭者
五、轻核的聚变 在消耗相同质量的核燃料时，聚变比裂变能释放更多的能量．
• 平均结合能：是指核子结合成原子核时 每个核子平均放出的能量，也是把原子 核重新分解成自由核子时每个核子平均 吸收的能量。平均结合能越大，原子核 越难分离。
一、核力与核能
•质能方程与质量亏损
• E＝mc2 • △E＝ △mc2
核子平均质量
• 实验发现，任何一个原子核的质量总是 小球组成它的所有核子的质量之和，这 一差值叫做质量亏损。 D
1、必须让轻核的距离非常接近 需要克服极大的库仑斥力 2、必须让轻核具有很大的动能
1015m
E k1
Ek2
五、轻核的聚变 如何让核子具有如此大的动能？
可以将轻核加热到很高的温度
当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，剧烈的热运动使得一部分原子核已经具有 足够的动能，可以克服相互之间的库仑斥力，在碰撞时发生聚变．因此，聚变反应 又叫热核反应．
约10-14m
约10-15m
一、核力与核能
•核素图 • 核素（nuclide）：具有一定核电荷数和质量
数，并且具有同一能态的一种原子核或原子， 称为一种核素。通常核素可简记为AX （如 13C）
• 原子序数越大，稳定核素的中子数越来越大 于质子数
一、核力与核能
•结合能与平均结合能
• 原子核的结合能：核子结合成原子核所 释放的能量。
高二物理轻核聚变
裂变反应
反应中的核燃料资源较丰富 核反应发生条件较易实现
; / 旅游同业 同业旅游
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面板、小擀面杖、切刀和放饺子的拍拍儿，正在用筷子搅拌猪肉韭菜馅儿呢。就说：“娘娘，我去叫爹和哥哥，今儿个的饺子 大家一起动手包吧，我爹可会擀皮儿呢！”乔氏说：“好啊，大家一起包吧。说实话，我和你们姐姐包饺子都不内行呢！”耿 老爹负责擀皮儿，耿正和耿英都是包饺子的好手，就连耿直也学着包了不少。乔氏母女俩虽然包得慢一些，但也还并不算太外 行。太阳还没有出山呢，几百个饺子就包出来了。饺子快要包完的时候，东伢子提着一瓷瓶白酒、两瓷瓶米酒、一包油炸花生 米和二斤新出锅的卤牛肉进来了。小青悄悄地和他说了句什么，两人又出去了。不一会儿，小青提着一大包酱菜，东伢子扛着 一大袋子烧饼返回来了。耿老爹一看二人这阵势，忙问：“这是干什么啊？”乔氏一边加柴火烧水一边说：“你们走的时候带 上吧，路上一旦没有合适的饭店吃饭时，好临时对付对付。这天儿热了，熟肉就不要带了，但酱菜和烧饼带一些还是可以的。” 小青把二斤卤牛肉切成薄薄的片儿，装在一个大盘子里。又将油炸花生米和姆妈昨天晚上准备的几个小菜也装好了摆在圆桌上。 水开了，小青和耿英往大锅里下饺子，乔氏继续加柴烧火。猪肉韭菜饺子的浓香飘散开来的时候，小青端来大盆子小盘子的， 用笊篱将饺子搭出来，先端到桌子上两盘来。乔氏招呼大家团团围坐在桌子周围。东伢子打开白酒，先为耿老爹满上一杯，又 为耿正满上一杯，再问耿英和耿直：“你俩可能喝白酒？”二人都摇头摆手说喝不了白酒。东伢子就拿过米酒瓷瓶准备打开， 小青说：“你陪耿伯伯和正兄弟喝白酒吧，我们自己喝米酒就是了！”说着打开米酒，欲先给耿英和耿直满酒。耿英赶快站起 来拦了，说：“姐姐先给娘娘满上啊！”乔氏说：“一样啊，就给你英妹妹和直子弟弟先满上！”耿英说：“不合适，一定要 先给娘娘满上！”于是，小青先给姆妈满上，再给耿英和耿直满上，最后给自己满上。大家都端着酒杯站起来。乔氏说：“我 这拙嘴笨舌的，也不会说话。这半年多来，耿大哥和娃娃们为我们家帮了很大的忙，我们母女俩非常感激呢。今儿个耿大哥和 娃娃们要走了，大家一起吃个饺子。临出门吃饺子是北方人的习惯，希望你们今后不管走到哪里，都不要忘了这武昌镇上还有 你们的这么一个临时的‘家’，还有我、小青和东伢子。以后要返回老家时，一定再顺路来看看我们！”耿老爹说：“哪里哪 里，是兄弟媳妇一家人在我们最困难的时候帮助了我们，应该感激的是我们父子们啊！”耿正兄妹三人都说：“我们永远都不 会忘记武昌镇，忘记娘娘、小青姐姐和东伢子。将来返回老家时，一定会来看你们的！”乔氏举起酒杯说：“大家喝了各自杯 子里的酒，就自便吧。能喝的就多喝点儿，不能
5.3核力与结合能课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册
释放出巨大的核能．
6、原子核的比结合能随质量数的变化曲线（实验数据）
铁（Fe）原子的
比结合能最高的是镍-62。只
不过镍-62最终也会衰变成铁
元素，所以我们会习惯性地
认为铁元素的比结合能最高。
比结合能最大
铁（Fe）
原子比较稳定
规律方法：
1
0
n+ 11 H
21 H+
原子核分解为核子时，需要吸收一定能量，核子的总质量大于原
原子核的质量。
5、对质能方程E＝mc2的理解
(1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的。具体地说，
一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之
积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能
特别提醒
(1)结合能大的原子核，比结合能不一定大，结合能小的原子
核，比结合能不一定小。
(2)核的大小与原子核稳定的关系方面：中等大小核的比结合能
最大、原子核最稳定。
核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，
要吸收同样的能量。这个能量有多大？我们可能计算出来吗？
三、质量亏损：
原子核的结合能很难直接测量。幸好，爱因斯坦已经给我们
需要通过碰撞、施加电场、让氢原子吸收光子等途径使它
得到相应的能量。
思考与讨论：氦原子核是由两个质子和两个
中子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，
需要吸收能量还是放出能量？
把核子分开需要吸收的能量与核子结合时放出的能量有什么关
系呢？
1、结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它
高中物理 19.7核聚变详解
高中物理| 19.7核聚变详解核聚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。
1轻核的聚变（热核反应）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。
轻核的聚变:根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:发生聚变的条件:使原子核间的距离达到10的负15次方m.实现的方法有:1、用加速器加速原子核；2、把原子核加热到很高的温度；108～109K 聚变反应又叫热核反应核聚变的利用——氢弹2可控热核反应——核聚变的利用可控热核反应将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，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果。
1.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。
③轻聚变更为安全、清洁。
2.现在的技术还不能控制热核反应。
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；③反应装置中的气体密度要很低，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；3.实现核聚变的两种方案。
①磁约束（环流器的结构）②惯性约束（惯性约束）习题演练1. (2011年绍兴一中检测)我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电、显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000 s，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性2. 重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是（）A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损。
新教材 人教版高中物理选择性必修第三册 第五章 原子核 知识点考点重点难点提炼汇总
第五章原子核1．原子核的组成............................................................................................................ - 1 -2. 放射性元素的衰变..................................................................................................... - 6 -3. 核力与结合能........................................................................................................... - 13 -4. 核裂变与核聚变....................................................................................................... - 19 -5. “基本”粒子 ................................................................................................................ - 19 -章末复习提高................................................................................................................ - 29 -1．原子核的组成一、天然放射现象及三种射线1．天然放射现象(1)1896年，法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性。
(2)①放射性：物质发射射线的性质。
高二物理裂变 聚变
练习
（2002年江苏综合）核反应方程式 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为 ,a= ，以mU、mBa、mKr分别表示 核的质量，mp、mn分别表示质子和中子的质量，C为光在真空中传播的速度，则在上述核反应中放出的核能量△E= 。
三、轻核的聚变
1、轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变。 2、在消耗相同质量的核燃料时，聚变比裂变能释放更多的能量。 如：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时，平均每个核放出的能量在3MeV以上。核反应方程是：
2
1H
3
1H
+
0n
1
4
2He
+
三、轻核的聚变
3、聚变反应又叫热核反应。 太阳内部和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应。 氢弹就是根据热核反应的原理制成的。
例题
解析： α衰变过程中动量守恒。衰变后，设α粒子的速度为v1，新核的速度为 v2 。 由动量守恒定律得： (M-m)v 2 =mv1 α在磁场中作匀速圆周运动，其半径为 R=mv1/Bq v1 =BqR/m 在衰变过程中， α粒子和新核的动能来自于核能。 即△E=△mc2=1/2（M-m）v 2 2+1/2 mv12 得：△m=
裂变 聚变
一、怎样的核反应可以释放出能量
核子的平均质量
Z
D
E
F
Fe
C
B
O
核力与结合能重核裂变核聚变粒子和宇宙讲义课件
03 重核裂变
重核裂变的原理
原子核由质子和中子组成，重核裂变是指重原子核分裂成两个较轻的原 子核，同时释放出巨大能量。
重核裂变的能量释放是由于原子核内部质子和中子之间的相互作用，当 原子核内部的质子数过多时，它们之间的排斥力会超过吸引力，导致原
子核不稳定，最终发生裂变。
重核裂变的发生需要外部能量刺激，如中子的撞击，使原子核达到临界 的体积和质量，从而引发裂变。
间的库仑斥力。
燃烧阶段是反应物在高温高 压下进行持续的聚变反应， 释放出大量能量。
持续燃烧阶段需要维持反应 条件，使得反应能够持续进 行。
核聚变的应用
核聚变可以应用于未来的清洁 能源生产，如热核聚变反应堆 。
核聚变反应堆可以提供几乎无 限的清洁能源，不会产生温室 气体和放射性废物。
目前，科学家正在研究如何实 现可控的核聚变反应，以解决 能源危机和环境问题。
不对称性
核力在质子和中子之间、质子 和质子之间、中子和中子之间 的相互作用是有所不同的。
核力的来源
交换力
核力是由于质子和中子之间交换介子 而产生的。
泡利原理
色禁闭
核力之所以短程，是因为色禁闭现象 ，即夸克带有色荷，在强相互作用下 ，夸克之间的距离越远，色荷的相互 作用越弱。
由于泡利原理，质子和中子在交换介 子时会产生核力，这个力是短程的吸 引力。
核力的作用范围
小范围作用
核力的作用范围非常小，只在原子核尺度内起作用，大约是10^15米。
对称性
由于核力的作用范围非常小，因此核子之间的相互作用不受距离的 影响，只与相对位置有关。
稳定性
由于核力的短程性和对称性，原子核具有很高的稳定性，这也是为 什么原子核能保持在一起的原因。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高二物理：重核裂变与轻核聚变
m，这要克服电荷间强大的
2
（5）两种反应的可控制性不同 裂变反应速度可以比较容易地进行人工控制， 因此， 现在国际上的核电站都是利用裂变 放出能量， 而聚变反应的可控制性比较困难， 世界上许多国家都积极研究可控热核反应的理 论和技术。
例题 1 裂变反应中释放出的能量来自于（ A. 核子消失转化为能量 B. 原子中电子与原子核的电势能减小 C. 入射的中子消失转化为能量 D. 原子核的平均结合能变大，释放出能量
【方法提炼】 轻核聚变释放核能的计算方法 1. 根据质量亏损计算
3
根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损（Δm）的千克数乘以真空中 的光速（c＝3× 108m/s）的平方，即 ΔE＝Δmc2 ①。 ②。 2. 根据 1 原子质量单位（u）相当于 931.5 MeV 能量，用核子结合成原子核时质量亏损的 原子质量单位数乘以 931.5 MeV，即 ΔE＝Δm× 931.5 MeV 注意：式①中 Δm 的单位为 kg；式②中 Δm 的单位是 u，ΔE 的单位是 MeV。 满分训练：
高中物理 编稿老师
重核裂变与轻核聚变 吴宾 一校 安宁 二校 黄楠 审变 （1）概念：较重的一个核分裂成两个较轻的核时，会释放出能量，这种核反应叫做核 裂变。 （2）铀核裂变分析： 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 2～3 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，释放出越来越多的核能。 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。一般说来，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 800t 优质煤 燃烧时释放的能量。 2. 链式反应 （1）定义：发生裂变时，为了让核裂变过程自己持续下去，源源不断地将核能释放出 来，这样的核反应叫做链式反应。 （2）示意图：如图所示
物理：19.5-19.6核力与结合能核聚变课件
正表明它们在互相结合过程中放出了能量
ΔE=Δm· c2
3、有关问题的理解和注意事项 第一.核反应过程中: 核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏 损),同时以光子形式释放核能;
原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量 大于原原子核的质量.
第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守 恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.
2、例题：
1 0
n H H
1 1 2 1
中子的质量 =1.6749×10－27Kg
质子的质量 = 1.6726×10－27Kg
中子和质子的质量和 = 3.3475×10－27Kg
氘核的质量 = 3.3436×10－27Kg
质量差 = 0.0039×10－27Kg
核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，
三、比结合能
比结合能：结合能与核子数之比，称做 为比结合能。也叫平均结合能。 比结合能越大，表示原子核中核子结合 得越牢固，原子核越稳定。
四、质量亏损
1、质量亏损：原子分解为核子时，质量 增加；核子结合成原子核时，质量减少。 原子核的质量小于组成原子核的核子的 质量之和，叫做质量亏损。
四、质量亏损
二、核电站
解决能源危机根本途径——核能
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。
核聚变资源可使用几亿年。
二、核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
原子弹
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．
高中物理课件-第五六节：核裂变-核聚变
核裂变的同时放出几个中子，并释放出 大量核能．反应中有时出现三分裂现象（1947 年钱三强、何泽慧发现）
重核分解成中等质量的核要放能
4
请计算铀裂变时释放的能量
已知铀核裂变的反应：
U 235
92
01n15464Ba 38６9Kr
301n
A．这种装置中发生核反应的方程式是12H＋13H→24He＋210n
B．由核反应过程质量守恒可知 m1＋m2＝m3＋m4 C．核反应释放的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2
D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应 原理相同
【答案C】
23
例
4．
238 92
U
发生衰变后变成
234 90
Th，把静止的
普通炸药
小 型
普通炸药
爆炸
铀235 外壳
原
子 Ｕ235
弹
裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置
7、氢弹原理
19
20
例 1 现有 5 个核反应：
A.21H＋31H→42He＋10n
B.29325U＋10n→X＋3984Sr＋210n
C.2114Na→1224Mg＋－01e
D.28280Ra→21866Rn＋42He
第三章
原子核
第五、六节：核裂变 核聚变
1
回顾：
1、比结合能越大，表示原子核中核子结合得越 牢固，原子具有的能量越低，原子核越稳定。
轻核结合成中等质量的核要放能，这个过程叫聚变 重核分解成中等质量的核要放能，这个过程叫裂变
2、释放能量的计算：ΔE=Δm·c2 1u=931.5MeV
高中物理之核聚变知识点
高中物理之核聚变知识点核聚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。
轻核的聚变（热核反应）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。
轻核的聚变：根据所给数据,计算下面核反应放出的能量：发生聚变的条件：使原子核间的距离达到10的负15次方m. 实现的方法有：1、用加速器加速原子核；2、把原子核加热到很高的温度；108～109K 聚变反应又叫热核反应核聚变的利用——氢弹可控热核反应——核聚变的利用可控热核反应将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，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果。
1.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。
③轻聚变更为安全、清洁。
2.现在的技术还不能控制热核反应。
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；③反应装置中的气体密度要很低，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；3.实现核聚变的两种方案。
①磁约束（环流器的结构）②惯性约束（惯性约束）习题演练1. （2011年绍兴一中检测）我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电、显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000 s，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是（）A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为（2m1－m3－m4）c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性2. 重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是（）A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损习题解析1. BD2. D。
高二物理第4章核能第1节核力与核能课件鲁科版选修3_5
(2)质能方程 E＝mc2 爱因斯坦指出，物体的能量(E)和质量(m)之间存在着密切的关 系，即 E＝mc2，式中 c 为真空中的光速．爱因斯坦质能方程 表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比．由于 c2 这个数 值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的． (3)核反应中由于质量亏损而释放的能量ΔE＝Δmc2 从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化ΔE 与物 体的质量变化Δm 的关系：ΔE＝Δmc2.
物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏 损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量的减 少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量，在核 反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律．
下列说法中，正确的是( ) A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间 可以相互转化 B．由 E＝mc2 可知，能量与质量之间存在着正比关系 C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量 D．因为在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只 有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒 [思路点拨] 本题可从质量与能量的联系入手分析，应注意， 核反应中仍然遵循能量守恒与质量守恒．
二、结合能与平均结合能 1.原子核的结合能：核子结合成原子核所_释__放__的能量． 2.平均结合能：对某种原子核，平 ___均__每__个__核__子__的结合能．平 均结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，也 是原子核分解成自由核子时每个核子平均吸收的能量． 3.质量亏损 (1)质量亏损：任何一个原子核的质量总是_小__于__组成它的所有 核子的质量之和，它们的差值称为质量亏损． (2)爱因斯坦质能方程：E＝mc2. 4.结合能的计算公式：ΔE＝Δ__m__c_2．
相反的过程，当一个中子和一个质子结合成一个氘核时会释放 出 2.2 MeV 的能量．这个能量以 γ 光子的形式辐射出去．核反 应方程为11H＋10n―→21H＋γ. 2.结合能和平均结合能 由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原 子核分解成核子时，要吸收同样多的能量．核反应中放出或吸 收的能量称为核结合能． 平均结合能：原子核的结合能与核子数之比．平均结合能越大， 表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．
【课件】核裂变与核聚变+课件高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
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 物主要是泄露的氘，高速中子，质子与其他物质反应生成的发射性物质， 比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理
原子弹
1964年10月16日中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
练习、华能石岛湾高温气冷堆核电站是我国自主研发的世界首座
具有第四代核电特征的核电站。核反应堆是核电站的心脏，它是通
过可控链式核裂变反应来实现核能利用的。一个
U 235
92
原子核在中
子的轰击下发生裂变反应，其裂变方程为，29325U
01 n
5、链式反应 （1）定义：重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去 的过程叫链式反应。
（2）链式反应的条件： ①要有足够浓度的铀235 ②要有足够数量的慢中子 ③铀块体积大于或等于临界体积体积或裂变物质的质量大于临界质量
6、裂变反应的能量 一个铀235核裂变时释放的能量如果按200MeV估算，1kg铀235全
7、实现核聚变的方法
（1）难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。 （2）方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束。
（1）磁约束：带电粒子运动时在均匀
磁场中会在洛伦兹力的作用而不飞散，
利用磁场约束参加反应的物质，目前 最好的一种磁约束装置是环流器。
托卡马克（环流器）磁约束装置
（2）惯性约束：聚变物质因自身的惯 性，在极短时间内来不及扩散就完成了 核反应，在惯性约束下，用激光从各个
部发生的核聚变反应，为人类提供源源不断的清洁能源。其内部发生的
重核裂变与轻核聚变ppt课件
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环境污染与气候变化
传统能源的大量使用导致严重的环境 污染和气候变化问题，迫切需要寻找 清洁、高效的能源解决方案。
重核裂变在能源领域的应用
核裂变反应堆
利用重核裂变反应产生大量热能， 通过热交换器将热能转化为电能，
实现核能发电。
核燃料循环
包括铀矿开采、铀浓缩、燃料元件 制造、反应堆运行和乏燃料处理等 环节，构成完整的核燃料循环体系。
轻核聚变研究
系统研究了轻核聚变的反应条件、 反应过程以及能量输出等，揭示 了轻核聚变在能源领域的巨大潜 力，为可控核聚变技术的发展奠 定了基础。
裂变与聚变比较
对比分析了重核裂变和轻核聚变 的优缺点，探讨了二者在能源利 用、环境保护等方面的差异，为 核能技术的选择提供了参考。
未来展望
深入研究重核裂变与轻核聚变的反应机制
放射性药物研发
重核裂变产生的放射性同 位素可用于研发放射性药 物，这些药物可用于治疗 癌症等疾病。
辐射防护和治疗
重核裂变产生的辐射可用 于辐射防护和治疗，如利 用辐射杀死癌细胞等。
轻核聚变在医学领域的应用
中子源
01
轻核聚变产生的中子可用作中子源，用于中子俘获治疗、中子
活化分析等医学应用。
放射性同位素生产
轻核聚变应用
未来能源解决方案之一。通过模拟太阳内部的聚变反应，实现清洁能源的生产和利 用。如热核聚变反应堆等。
04
重核裂变与轻核聚变在能源领域的应用
能源领域现状
能源需求持续增长
随着全球人口增长和经济发展，能源 需求不断攀升，对传统能源和可再生 能源的需求均呈现上升趋势。
能源转型与技术创新
全球范围内正在经历能源转型，发展 可再生能源和低碳技术，以应对能源 和环境挑战。
高二高三物理-核反应
②求 B 中 X 的质量数和中子数．
144 88
课后作业 (多选)下列说法正确的是(BD )
A.175N＋11H―→162C＋42He 是 α 衰变方程 B.11H＋21H―→32He＋γ 是核聚变反应方程 C.29328U―→29304Th＋42He 是核裂变反应方程 D.42He＋2173A1―→3105P＋10n 是原子核的人工转变方程
E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子 核的结合能
B选项 参考解析4：在原子核比较稳定，内部作用力达到平衡的时候，想让原子核分解，必须给 予能量，使之打破这种稳定，达到分解的效果。 而衰变是因为原子核本身就已经不稳定。也就是能量过载。其内部的引力不足以稳定整 个原子核。所以衰变的时候是释放能量。一直释放到原子核内部达到稳定，就不再衰变 了。其实就是，衰变的原子已经完成了吸收能量的过程，而且还超额完成。
核反应
四、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 核反应方程 1．重核裂变 (1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原 子核的过程． (2)典型的裂变反应方程： 29325U＋01n→8396Kr＋15464Ba＋310n. (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．
3．比结合能 (1)定义：原子核的结合能与 核子数 之比，称做比结合能，也叫平均结合能． (2)特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中 核子结合得越牢固，原子核越 稳定 ．
核 反 应 的 四 种 类 型
PART 01
例题讲解
例1、
(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是 ( ABC )
B选项 参考解析1：重原子核的核子平均质量大于轻原子核的平均质量，因此原子核衰变产物的 结合能之和一定大于衰变前的结合能。 解析2：一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的核子的比结合能增加，又衰 变过程质量数守恒，故衰变产物核子的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确。 解析3：结合能是指使物质分解的能量，物质越稳定，这个能量越大，释放完能量后，物 质为低能状态，更稳定，更不易分解，所以结合能变大，故B正确。
思易学教育选修35第十九章第58节核力与结合能;重核的裂变;核聚变;粒子和宇宙
【本讲教育信息】一. 教学内容：选修3—5第十九章 原子核 第五节 核力与结合能 第六节 重核的裂变 第七节 核聚变 第八节 粒子与宇宙二. 知识内容（一）核力与结合能 1. 核力：（1）原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即核力。
是核力把核子紧紧束缚在核内。
（2）特点：① 核力是强相互作用（强力）的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。
② 核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m 之内。
③ 每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。
2. 四种基本相互作用 （1）万有引力；（2）电磁力；以上两种力都属于长程力；（3）核力；（4）弱相互作用（弱力）；以上两种力都属于短程力。
3. 原子核中质子与中子的比例：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多4. 结合能：（1）定义：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能.（2）比结合能：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，中等大小的核的比结合能最大。
5. 质量亏损：（1）质能方程：物体的能量与它的质量之间的关系是：2E mc （2）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。
由a 个质子和b 个中子结合成质量为m D 的原子核其质量亏损为： Δm = am p + bm n — m D 根据爱因斯坦质能方程式可知，这些核子在结合成原子核过程放出的能量（数值上等于该原子的结合能）：ΔE =Δm c 2 = （am p + bm n — m D ）c 2（二）重核的裂变1. 核裂变（1）定义：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，弗里施把这类核反应定名为原子核的裂变。
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铀核裂变时如果生成物不同，释放 的能量也有差异。一个铀235核裂 变时释放的能量如果200MeV估算， 1kg铀235全部裂变时放出的能量 就相当于2800t标准煤完全燃烧时 释放的化学能!
我国第一颗原子弹爆炸
切尔诺贝利事件
除核力外原子核内还存在自然界的第四种相互作用 弱相互作用（弱力） 弱力是引起β衰变，即中子－质子转变的原因 弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电 磁力小。
四种基本相互作用
1.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。 2.电磁力：电磁力和万有引力都是“长程力”。
某些轻核能够结合 在一起，生成一个 较大的原子核，同 时放出大量的核能。 这种核反应叫做核 聚变。
在20世纪20年代末曾经引起 遐想：如果使较重的核分裂成 中等大小的核，或者把较小的 核合并成中等大小的核，核子 的比结合能都会增加，这样岂 不是可以释放能量供人使用？ 前景的确诱人，但是怎样使原 子核发生分裂或者合并呢？这 在当时是一个无法解决的问题。
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实验 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。
3.强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。
4.弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。
中
子
实际存在的
数
原子核
问题：自然界中较轻的原子 核，质子数与中子数大致相
等，但对于较重的原子核，
理想的质子数和中 子数相等的稳定原
子核
中子数大于质子数，越重的 元素，两者相差越多。
质子数
核越大，核子间距离增大，库仑力与核力均减少，但核力减少的更快。 增大到一定程度时，核力较少，不足以平衡库仑力时，原子核会不稳定。 若增加中子，与其它核子无库仑力，但有核力，有助于原子核稳定
原子核核子越多，它的结合能越高。因此，有意义的是它 的结合能与核子数之比，称作比结合能也叫平均结合能。
比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
原子核的结合能很难直接测量，那么如何求原子核的结合能呢?
E mc2
从相对论得出，物体的能量和质量之间存在如下密切联系。
核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，正表明它们在互相结合过程中放出了
另一种是电磁力。 万有引力太小，只有库仑力的10-35到10-36之间 。 核子不可能靠自身万有引力抗衡库仑斥力。 有第三种力--核力，是核力把核子紧紧地 束缚在核内，形成稳定的原子核。 核力具有怎样的特点呢？
库仑力Βιβλιοθήκη mp万有 引力核力
万有
核力 引力 mp
库仑力
1、定义：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。
1
1
0
中子和质子的质量和mn+mp=3.3475×10－27Kg
氘核的质量mD=3.3436×10－27Kg
质量差△m=0.0039×10－27Kg
E mc2 3.511013J=2.19Mev
第一.核反应过程中: 核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以光子形式 释放核能; 原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量。 第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒) 第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能量形式辐射(动质量), 因此质量守恒定律不被破坏.
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。
铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出
3个中子，核反应方程是：
235 92
U+10n
141 56
Ba+3962Kr+310n
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
铀块的大小是链 式反应能否进行 的重要因素
能量
E mc2
例如： 例题：已知中子的质量是mn＝1.6749×10－27 kg，质子的质量是mp＝
1.6726×10－27kg，氘核的质量是mD＝3.3436×10－27kg，求氘核的结合能。
1 0
n11H
12
H
H H n 中子的质量mn=1.6749×210－27Kg 质1子的质量m1 p=1.6726×10－27Kg
高中物理 高二年级 选修3-5
核力与结合能 重核裂变 轻核聚变
复习旧知： 原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子
质量数 （核）电荷数
元素符号
A Z
X
电荷数=质子数
质量数=质子数+中子数=核子数
10－15m
在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？
质子 中子
人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，
由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，一些核子间的距离 会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子也无济于事，这样 的核必然是不稳定的。在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组 合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地 留了下来。
n H H 由于核子间存在着强1大的核力1 ，所以核2子结合成原子核或原子核分解为
2、特点（1）核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比 库仑力大得多。 （2）核力是短程力。约在10-15m 数量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引 力, 距离为10×10-15m 时核力几乎消失，距离小于 0.8×10-15m 时为斥力，因此 核子不会融合在一起。 （3）核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称之为 核力的饱和性。
核子时，都伴随着巨0大的能1量变化 1
分解例 : γ为如光12子： H，其能量≥2.211MeHV，反10应n才能发生
结合:
1 0
n11H
12
H
H H n 结合能：当核子结合2成原子核时要放出1一定能量；1原子核分解成核子时，要吸收
1
1
0
同样的能量，这个能量叫做原子核的结合能。
结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量