高中物理 第四章 原子核 第五节 裂变和聚变 粤教版选修3-5
粤教版高中物理选修3-5课件 裂变和聚变课件4
本 (3)由质能方程 ΔE＝Δmc2 得每秒减少的质量
学 案 栏
Δm＝ΔcE2 ＝33.8××11008226
kg＝4.2×109 kg.
目 开
答案
(1)411H→42He＋2＋10e
关
(2)24.78 MeV
(3)4.2×109 kg
学习探究区
本 学 案 栏 目 开 关
学案5、6、7
自我检测区
学案5、6、7
学案 5 裂变和聚变
学案 6 核能利用
学案 7 小粒子与大宇宙(略)
本 学
[学习目标定位]
案 栏
1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.
目 开
2.掌握核聚变的定义及发生条件.
关 3.会判断和书写核裂变和核聚变方程，能计算核反应释放的能量.
4.了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型，知
＝Δm×__9_3_1_._5__ MeV 计算核能．
知识储备区
学案5、6、7
3．重核的裂变
(1) 核 裂 变 ： 重 核 被 中 子 轰 击 后 分 裂 成 两 个 质 量 差 不 多 的
__较__轻__原___子__核___，并放出__核___能___的过程．
本 (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
关
样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的
分裂成多块，并放出 2～3 个中子，铀 235 受中子的轰击时，裂
变的概率大，而铀 238 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能
引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，需使铀块体积
超过临界体积，故 B、C 正确．
自我检测区
学案5、6、7
高中物理 4.5 裂变与聚变教案 粤教版选修3-5
裂变和聚变★新课标要求（一）知识与技能1．知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。
2．知道什么是链式反应。
3．会计算重核裂变过程中释放出的能量。
4．知道什么是核反应堆。
了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。
5．了解聚变反应的特点及其条件.6．了解可控热核反应及其研究和发展.7．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。
（二）过程与方法1．通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力。
2．通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。
（三）情感、态度与价值观1．激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。
2．通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。
3．确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。
★教学重点1．链式反应及其释放核能的计算。
2．重核裂变的核反应方程式的书写。
3. 聚变核反应的特点。
★教学难点1、通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。
2、聚变反应的条件。
★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
★课时安排1 课时★教学过程重核裂变（一）引入新课教师：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。
2013-2014学年高二物理粤教版选修3-5同步课件：第4章 第5节 裂变和聚变(37张ppt)
)
4 17 B． 14 N He 7 2 8 O 11H
235 136 90 1 C． 92 U 1 n Xe Sr 10 0 54 38 0n
23ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 234 D． 92 U 90 Th 4 2 He
解析：太阳内部核聚变是氢原子核的聚变，故A正确；B 项中为实现原子核人工转变的反应．C项中为裂变，D项中为衰
D．铀块的体积对产生链式反应无影响
解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是 各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也 有的分裂成多块，并放出几个中子， 铀235受中子的轰击时，裂 变的概率大，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变，而铀238
只有俘获能量在1 MeV以上的中子时才能引起裂变，且裂变的几
27 8 2 0.0186 × 1.6606 × 10 × 3 × 10 eV. ＝ － 1.6022×10 19
－
＝17.6 MeV
答案：17.6 MeV
课堂训练 2．（双选）据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界 第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次
工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是(
铀核裂变的一种典型反应．铀核裂变的产物是多样的，最
典型的一种核反应方程式是：
235 92 144 92 1 . U 1 n Ba Kr 3 0 56 36 0n
(双选）关于铀核裂变，下列说法中正确的是 ( )
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．铀核裂变时可能同时释放2～3个中子 C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235
2 3 4 1 A．“人造太阳”的核反应方程是 H H He 1 1 2 0 n
4.5 裂变和聚变 高二物理同步备课系列(粤教版选修3-5)
氢弹结构图
411H
24He
2
0 1
e
太阳每秒钟辐射出多少能量？ 3.8× 1026 焦
每秒钟太阳的质量减少多少千克？ 4×109 kg
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。
五、裂变和聚变
重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反
重核的裂变 应过程. 在裂变的同时,还要放出几个_中___子和大量的
【分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方 程即可求出反应释放的核能。
解答： （1）
12H 12H 23He01n
（2）由题给条件可求得质量亏损为：
Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u ∴释放的核能为
ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV
4. 一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的 质量为3.853131×10-25 kg，钍核质量为3.786567×10-25 kg，α粒子的质量为6.64672×10-27 kg，在这个衰变过程 中释放出来的能量等于 8.7×10 -13 J（保留两位二位数 字）
链式反应的条件：（以下条件满足一个即可）
1、裂变物质的体积大于临界体积。 2、裂变物质的质量大于临界质量。
放出能量：
235 92
U+
1 0
n
→15461 Ba
+
92 36
Kr
+310
n
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：
Δm 0.3578 1027 kg
释放出的能量为： ΔE Δmc2 200MeV
物理粤教版选修3-5素材：课堂互动 第四章5.裂变和聚变
课堂互动三点剖析一、对铀核裂变的正确理解（1）发现：1939年德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变,向核能的利用迈出了第一步.（2）核反应方程：U 23592+n Kr Ba n 10923614156103++−→−(3)裂变的解释：当中子进入铀235后，便形成了处于激发态的复核 .复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状，核子间的距离增大，因而核力减弱，使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，同时放出2—3个中子；这些中子又引起其他的铀核裂变，这样，裂变就会不断进行下去，释放出越来越多的核能.这就叫链式反应，如图4-5-1所示.图4-5-1（4）临界体积：能发生链式反应的铀块的最小体积叫它的临界体积，要发生核反应，就必须使中子击中铀核，而核的体积很小，那么在铀块不太大的情况下，中子容易在通过铀核时碰不到而跑到铀块外，因此，要发生链式反应，铀块的体积必须大于某一值，即临界体积.二、对聚变的理解（1）定义：轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变，聚变反应又叫热核反应.（2）聚变反应方程式：H 21+H 31−→−He 42+n 10应用实例：原子弹爆炸时，就能产生这样的高温，然后就可以引起核的聚变，氢弹就是根据这样的原理制成的.氢弹内部相当于还有一颗小原子弹.各个击破【例1】 关于铀核裂变，下述说法正确的是（ ）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，最好用纯铀235D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变；而铀238只有俘获能量在1 MeV 以上的中子时才能引起裂变，且裂变的概率小；引起链式反应，须使铀块体积越过临界体积.故选项B 、C 两项正确.答案：BC类题演练用中子轰击铀核（U 23592），其中的一个可能反应是分裂成钡（Ba 14156）和氪（Kr 9236）两部分，放出3个中子.各个核和中子的质量如下：m U =390.313 9×10-27 kg,m n =1.674 9×10-27 kgm Ba =234.001 6×10-27 kg,m kr =152.604 7×10-27 kg试写出核反应方程，算出反应中释放的核能.解析：根据反应前后核的质量数守恒、核电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程.根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程就可算出释放的核能.此铀核裂变方程为n 10+n Kr Ba U 10923614156235923++−→−则核反应前后的质量亏损为Δm=m U +m n -m Ba -m Kr -3m n =0.357 8×10-27 kg由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为ΔE=Δmc 2=0.357 8×10-27×（2.997 9×108）2 J=3.215 7×10-11 J答案：n 10+n Kr Ba U 10923614156235923++−→− 3.245 7×10-11 J 【例2】 以下说法正确的是（ ）A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C.聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大能量解析：从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为两者的反应物与生成物全然不同.裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应.既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量的流向上也不必相反.诚然，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度高温提供能量.但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量.因此，总的说来，聚变反应还是释放热量，故D 项正确.答案：D。
高中物理第4章原子核第5节裂变和聚变课件粤教版选修3-5
对重核裂变的两点理解 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，放出更多的中子的过程． 2．重核的裂变是能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是 重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小．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．
知 识 点 一
学
第五节 裂变和聚变
业 分
层
测
评
知 识 点 二
核裂变与链式反应
[先填空] 1．核裂变 重核分裂成 两个较轻的核时，释放出能量，这种核反应叫做核裂变． 2．链式反应 为了使裂变产生的能量可以被利用，必须让一个核的裂变能够引发一个或 一个以上的核发生裂变，让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．
受控热核反应
[先填空] 1．核聚变 (1)定义：两个轻核结合成 质量较大的核，并释放出能量的反应． (2)举例：21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV. (3)条件： ①轻核的距离要达到10－15 m 以内． ②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应．
2．受控热核反应 人工的热核反应可以通过原子弹爆炸时产生的 高温来达到．氢弹就是这样 制成的．如果要使巨大的热核反应能量不是以爆炸的形式释放，而是在人工控 制下逐渐地释放出来并加以利用(例如发电)，这称为受控热核反应．
3．优点 (1)轻核聚变 产能效率．高 (2)地球上聚变燃料的储量丰富． (3)轻核聚变更为安全、清洁． 4．约束方法 磁约束和惯性约束．
1．核聚变反应和一般的核反应一样，也遵循电荷数和质量数守恒，这是书 写核反应方程式的重要依据．
2．核能的计算关键是要求出核反应过程中的质量亏损，然后代入 ΔE＝Δmc2 进行计算．
裂变和聚变-粤教版选修3-5教案
裂变和聚变-粤教版选修3-5教案一、前言在现代物理学中，裂变和聚变是两种不同的核反应过程。
裂变和聚变所带来的能量可以被应用在能源领域。
本文将介绍粤教版选修3-5中有关于裂变和聚变的教案。
二、裂变2.1 裂变是什么？裂变指的是重核在受到某种外部因素诱导的情况下，可以分裂成两个质量数较小的核子，同时伴随着巨大的能量释放。
2.2 裂变的实验在裂变的实验中，可以用中子将重核物质打碎成轻核。
但是，中子不会被重核原子核直接吸收，需要寻找能够将中子转化为裂变物质的材料。
2.3 裂变能源的使用裂变能可以用于核电站的发电，同时还可以用于构建核武器的制造。
三、聚变3.1 聚变是什么？聚变是指两个轻的原子核在高温、高压及热运动下碰撞并合并成更大的原子核的过程。
聚变过程伴随着大量的能量释放。
3.2 聚变的实验聚变的实验是非常困难的，因为聚变过程要求高温、高压、大流量等极端条件。
并且，由于少数离子需要在恒定的时间和空间里互相碰撞，所以需要使用强大的磁场将成功的离子稳定下来。
3.3 聚变能源的使用聚变能用于生产能源，同时还可以用于制造新型的核武器。
四、教学设计4.1 教学目标1.了解核反应的基本过程及与生产核能有关的重要反应；2.掌握裂变和聚变的基本概念；3.掌握核反应在能源领域中应用的特点和方法。
4.2 教学内容1.核反应的基本过程；2.裂变和聚变地基本概念；3.核反应在能源领域中的应用。
4.3 教学方法1.列举实例，让学生了解到裂变和聚变所带来的巨大能量；2.使用实验方法，展示聚变和裂变的过程；3.网络合作，让学生彼此分享对聚变和裂变的理解。
4.4 教学评估1.对学生能够理解核反应基本过程的掌握情况进行评估；2.对学生能够明白裂变和聚变基本概念的掌握情况进行评估；3.对学生能够彻底理解核反应在能源领域应用的掌握情况进行评估。
五、教学建议本教案的教学需要用到大量实验，在实验过程中，老师需要严格遵守规定，并需特别注意安全问题。
2019年物理新同步粤教版选修3-5第四章 第五节 裂变和聚变
(1)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，自然 界不会自发地产生。如铀核裂变不能自发地进行，要使铀 核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂。 (2)重核裂变反应速度很快，不加控制的话，能量在很 短的瞬间急剧释放。如果采用其他方法对反应速度加以控 制就可以和平地利用这种巨大的核能。核电站就是可控的 链式反应。
又由于反应前后能量守恒，故反应后氦核和中子的总动能 1 1 2 为： mHevHe＋ mnv2 n＝ΔE＋2Ek0 2 2 ②
因为mHe∶mn＝3∶1， vHe 1 所以氦核和中子的速率之比为： ＝ vn 3 把这两个关系式代入②式得： 1 ΔE＋2Ek0＝4× mHev2 He＝4EkHe。 2 解得氦核的动能和中子的动能分别为： 1 EkHe＝ ×(3.26＋2×0.35) MeV＝0.99 MeV， 4 Ekn＝3EkHe＝2.97 MeV。
1．链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下 去的粒子是 A．质子 C．β粒子 B．中子 D．α粒子 ( )
解析：重核裂变链式反应发生依靠中子不断地轰击原子 核使得裂变不断进行下去，故选项B正确。
答案：B
轻核聚变的理解与计算
[例2]
ห้องสมุดไป่ตู้
两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位
素)。已知氘核质量m0＝2.013 6 u，氦核质量mHe＝3.015 0 u，中 子质量mn＝1.008 7 u。 (1)写出聚变方程并算出释放的核能(已知1 u相当于931.5 MeV)； (2)若反应前两氘核的动能均为Ek0＝0.35 MeV，它们正面对 撞发生核聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产 生的氦核和中子的动能各为多大？
3 4 1 2 2．聚变反应 2 1 H＋ 1 H→ 2 He＋ 0 n，反应原料氘( 1 H)富存于海水 3 中，而氚(1 H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过 6 中子轰击锂核(3 Li)的人工核转变得到。则： 6 (1)请把下列用中子轰击锂核( 3 Li)产生一个氚核( 3 1 H)和一个
2024-2025学年高中物理第4章第5节裂变和聚变教案粤教版选修3-5
答案：核能作为一种新型能源，具有清洁、高效、安全等优点。但核能利用的潜在风险主要包括核事故、核废料处理等。
（3）简述核废料的处理方法及其对环境的影响。
答案：核废料的处理方法包括地质储存、海洋储存、化学固定等。核废料处理对环境的影响主要体现在核废料的长期储存可能对地下水和土壤造成污染，以及核废料的运输和储存过程中可能发生事故，对环境和人类健康造成威胁。
作用与目的：
- 帮助学生初步掌握裂变和聚变的基础概念。
- 培养学生自主学习习惯和初步的问：
- 导入新课：通过介绍核能的重要性和现实应用，激发学生兴趣。
- 讲解知识点：详细讲解裂变和聚变的过程、应用及其环境影响。
- 组织课堂活动：开展小组讨论，让学生分析核能的利弊，如讨论核能的安全问题和未来发展趋势。
教学实施过程
1. 课前自主探索
教师活动：
- 发布预习任务：提供包含裂变和聚变概念、原理及其应用的PPT、视频等预习资料，明确学习目标。
- 设计预习问题：提出如“核裂变和聚变有何异同？”“核能利用的潜在风险有哪些？”等问题，引导学生深入思考。
- 监控预习进度：通过在线平台检查学生的预习笔记和疑问提交情况。
（2）视频：播放与核能相关的科普视频，让学生更直观地了解核能的原理和应用，增强学生的学习体验。
（3）在线工具：利用互联网资源和在线工具，如科普文章、研究报告等，为学生提供丰富的学习资料，方便学生自主学习和探究。
（4）互动平台：利用班级互动平台，为学生提供在线提问、讨论等功能，方便学生随时提出问题，促进师生之间的互动与交流。
（3）核能作为一种新型能源，具有清洁、高效、安全等优点。
（4）核废料的处理方法包括地质储存、海洋储存、化学固定等。
粤教版高中物理选修3-5课件 裂变和聚变课件3
课堂讲义
第五节 裂变和聚变
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．一般来说，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2 800 t优质煤 燃烧时释放的能量，裂变时能产生几万度的高温．
4．用中子轰击铀核时，铀核裂变的产物是多种多样的，其中 两种典型的反应是： 23952U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋310n； 23952U＋10n―→13564Xe＋9308Sr＋1010n
预习导学 课堂讲义
课堂讲义
第五节 裂变和聚变
【例4】 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质 量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量mT＝ 3.018 0 u．求： (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多大？ 答案 (1)11H＋210n―→31H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV
(3)平均每个核子放出的能量为6.324 MeV＝2.08 MeV.
预习导学 课堂讲义
预习导学
第五节 裂变和聚变
再见
预习导学 课堂讲义
能量． 3．核反应举例：21H＋31H→_42H__e_＋10n＋17.6 MeV. 4．核反应条件：必须使它们的距离达到_1_0_－_1_5m以内，使核
具有足够的_动__能_ ，轻核才能够发生聚变．
预习导学 课堂讲义
预习导学
第五节 裂变和聚变
5．特点：在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变 _释__放__更__多_的能量．热核反应一旦发生，就不再需要外界给它 能量，靠自__身___产__生__的__热_就会使反应继续下去．
高中物理粤教版选修35课件：第四章 第五节 裂变和聚变
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 4－5－1 所示
图 4－5－1
3．链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于临界体积。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。
能量，C 错误，D 正确。 答案：D
受控热核反应
1．核聚变 (1)概念：两个轻核聚合成一个较重的核时，会释放出 能量，这种核反应叫做核聚变。 (2)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 10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具 有足够大的动能。
2．热核反应 (1)概念：要使轻核聚变，就要求使轻核具有足够大的动能， 给轻核加热到很高的温度，当物质达到几百万度以上的高温 时，一部分原子核就具有足够的动能而发生聚变，因此核聚变 又叫热核反应。 (2)热核反应的优点(与裂变相比) ①产生的能量大； ②反应后生成的放射性物质易处理； ③热核反应的燃料在地球上储量丰富。
聚变反应21H＋31H→42He＋01n，反应原料氘(21H)富存于海水中， 而氚(31H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰 击锂核(63Li)的人工核转变得到。则： (1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新 核的人工核转变方程填写完整： 63Li＋________―→________＋13H。 (2)在(1)中，每生产 1 g 的氚同时有多少个36Li 核实现了核转 变？(阿伏加德罗常数 N＝6.0×1023 个/mol)
[解析] 根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分 析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其 他形式能的过程。而并非中子的能量，故 A 错误。链式反应 是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积。如果体积小， 中子进入铀块时，裂变中产生的中子散失到外界，没有足够的 中子，则链式反应就不会发生，故 B 错误。在裂变反应中核 子数是不会减少的，如23952U 裂变为9308Sr 和13544Xe 的核反应，其 核反应方程为29325U＋10n―→9308Sr＋15346Xe＋1001n，
2022-2023学年粤教版选择性必修第三册 5-5裂变和聚变 课件(14张)
二、核聚变与受控热核反应
核聚变又叫作热核反应
受控热核反应：热核反应所释放的巨大能量不是以爆炸的形式释 放，而是在人工控制下逐渐地释放出来并加以利用。
与核裂变相比，核聚变有很多优点。 第一，轻核聚变产能效率高，也就是说，相同质量的核燃料，
反应中产生的能量比较多。 第二，地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富。 第三，轻核聚变更为安全、清洁。
二、核聚变与受控热核反应
【思考问题】要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15m 以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这 种程度，必须克服巨大的库仑斥力。也就是说，原子核要有很大的 动能才会“撞”到一起。什么办法能使大量原子核获得足够的动能 而发生核聚变呢？
（1）把原子核加热到很高的温度，使原子核具有很大的动能。
变有什么特点？ ①质量数守恒、电荷数守恒；②裂变产物不是唯一的；
③生成物中有多个中子。
铀的两种天然同位素： 铀238和铀235
天然铀｛99.3％ 238U ， 0.7％ 235U｝ 235U俘获各种能量的中子都会发生裂变 238U只有俘获能量大于1MeV的中子才可 能发生裂变，并且几率很小
为了使裂变的链式反应容易发生，最好是选用纯235U
u相当于931.5 MeV的能量。
（1）写出衰变方程。
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能。
练习2：钚的放射性同位素23949
Pu
静止时衰变为铀核激发态
235 92
U
和
α粒子，而铀核激发态
235 92
U立即衰变为铀核
235 92
U
，并放出能量为
0.097
MeV的γ光
高中物理 4.5 裂变和聚变课件 粤教版选修35
一、核裂变和链式反应 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(zhèxiē)中子又引起其他铀核裂变，这样， 裂变就会不断地进行下去，形成链式反应．
应． 2．链式反应：一个核的裂变能够引发一个或一个以上的核发
生(fāshēng)裂变，让核裂变自的发过(z程ìfā能) ____进行下去，源 核源能不(断hén地én将g)____释放出来． 3．铀235与铀238比较 (1)天然铀储量：铀238占99.3%.铀235占0.7%.
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(2)与中子的作用特点 ①铀235俘获各种能量的中子都会发生裂变，而且俘获能量 低的中子发生裂变的几率___较_．大(jiào dà) ②铀238只有俘获能量_大__于_ 1 MeV的中子才可能发生裂变 ，并且(bìngqiě很)几小率____ ，俘获能量低于1 MeV的中子时 ，不发生裂变，而变为铀239. ③为使链式反应容易发生，最好选用_铀__23_5_． 4．一种典型的裂变反应方程 29352U＋10n→8396Kr＋14546Ba＋3_10_n_
第十一页，共19页。
【例 2】 用中子轰击铀核(23952U)，其中的一个可能反应是分裂 成钡(14516Ba)和氪(9326Kr)两部分，放出 3 个中子．各个核和中 子的质量如下： mU＝390.313 9×10－27 kg，mn＝1.674 9×10－27 kg； mBa＝234.001 6×10－27 kg，mKr＝152.604 7×10－27 kg. 试答写案出核10n＋反2应3952U方―程→，145求16B出a＋反93应26K中r＋释3放10n(sh3ì.f2à2n0g)2的×核10能－1．1 J
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5．临界体积． 能发生链式反应的铀块的最小体积叫它的临界体 积，要发生核反应，就必须使中子击中铀核，而核的体 积很小，那么在铀块不太大的情况下，中子容易在通过 铀块时碰不到铀核而跑到铀块外，因此，要发生链式反 应，铀块的体积必须大于某一值，即临界体积．
特别提醒：(1)裂变的中子方面：铀核裂变的产物是 多样的，放出的中子数目有多有少，中子的速度也有快有 慢.
3．如果要使巨大的热核反应能量不是以爆炸的形式 释放，而是在人工控制下逐渐地释出来并加以利用(例如 发电)，这称为受控热核反应．
4．太阳辐射能量主要来自太阳．(×) (2)热核反应主要用在核武器上，那就是原子弹．(×)
小试身手
2．发生轻核聚变的方法是( ) A．用中子轰击 B．保持室温环境，增大压强 C．把物质加热到几百万摄氏度以上的高温 D．用 γ 光子照射
解析：轻核聚变需要几百万摄氏度以上，使核子间的 距离达到 10－15 m 以内，发生聚变反应，选项 C 正确．
答案：C
拓展一 核裂变与链式反应的理解
1．重核裂变是一种天然现象吗？ 提示：重核裂变不是天然现象，是中子轰击才能发生 的核反应．
2．只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ 提示：不一定，有中子轰击铀块，铀块的体积大于临 界体积，这样才可以产生链式反应．
3．铀的同位素中铀 235 比铀 238 更易发生链式反应． 在天然铀中，主要有两种同位素，99.3%的是铀 238， 0.7%的是铀 235，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它 们和中子发生作用的情况不同. (1)铀 235：俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘 获低能量的中子发生裂变的概率大.
小试身手
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
解析：裂变时，核子数保持守恒，中子未消失，A、 C 错；能量来自于原子核内部，重核在分裂为中等质量的 原子核时，平均结合能增加而释放出能量，B 错，D 对．
(2)铀 238：只有俘获能量大于 1 MeV 的中子才能发 生裂变，且裂变的几率小．能量低于 1 MeV 的中子只与 铀核发生弹性碰撞，不引起裂变．
(3)因此，为了使链式反应容易发生，最好利用纯铀 235.
4．链式反应． (1)示意图：如图所示．
(2)链式反应发生的条件. ①铀块的体积大于临界体积．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.
(2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，自 然界不会自发地产生．如铀核裂变不能自发地进行，要使 铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂．
(3)重核裂变反应速度很快，不加控制的话，能量在 很短的瞬间急剧释放．如果采用其他方法对反应速度加以 控制就可以和平地利用这种巨大的核能．核电站就是可控 的链式反应．
【典例 1】 关于重核的裂变，以下说法中正确的是
() A．铀 235 被中子轰击后都会分裂成两块质量差不多
的碎块，同时放出几个中子 B．铀 235 被中子轰击后二者都会发生分裂 C．要使铀块发生链式反应，其体积必须足够大 D．铀 235 分裂成两个中等质量的核，平均结合能减
答案：D
知识点二 受控热核反应
提炼知识 1．核聚变：比铁轻的两个轻核聚合成一个较重的核 时，会释放出能量来，我们把这种核反应叫核聚变．
2．热核反应：要使核发生聚变，必须使它们接近到 10 －15 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围．由于原子 核都是带正电的，要使它们接近到这种程度，必须克服电 荷之间强大的斥力．这就要使核具有足够的动能，就要给 核加热，物质达到几百万度以上的高温时，原子的核外电 子已经完全和原子脱离，这时小部分原子核就具有足够的 动能，能够克服相互间的库仑斥力，在互相碰撞中接近到 可以发生聚变的程度．因此，这种反应又叫作热核反应．
3．为了使铀核裂变时放出的中子再引起其他铀核裂 变，使裂变反应不断地进行下去，形成链式反应，最好 是利用铀 235；铀块的体积必须大于其临界体积，如果体 积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，链式反应 就不会发生．
判断正误
(1)裂变中放出的中子数目是固定的 3 个中子．(×) (2)只有铀块的体积大于临界体积时，才能够发生链 式反应．(√)
(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 2 800 t 优质煤燃烧时释放的能量．
1．核裂变：比铁重的一个核分裂成两个较轻的核时， 会释放出能量，这种核反应叫作核裂变．
2．铀核裂变分析：用中子轰击铀核时，铀核发生裂 变，其产物是多样的，其中一种典型的裂变是：235 92U ＋10n→144 56Ba＋8396Kr＋310n.
(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．
第四章 原子核
第五节 裂变和聚变
学习目标
1.知道什么是核裂变和核 聚变及它们反应的特点. 2.会判断和书写核裂变、 核聚变方程．
重点难点
重点 难点
1.核裂变和链式反应. 2.受控热核反应．
1.核裂变、核聚变方 程的书写. 2.核反应释放的能量.
知识点一 核裂变与链式反应
提炼知识 1．核裂变：比铁重的一个核分裂成两个较轻的核时， 也会释放出能量，我们把这种核反应叫作核裂变． 2．链式反应：一个核的裂变能够引发一个或一个以 上的核发生裂变，让核裂变过程自己持续下去，源源不 断地将核能释放出来，这样的核反应叫作链式反应．