鲁科版选修35核聚变、核能的利用与环境保护 课件（21张）.ppt

高中物理 选修3 5 鲁科版 第4章核能第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护 目标定位 1 了解聚变反应的特点及其条件 2 了解可控热核反应及其研究和发展 3 了解核电站的构造和基本原理 了解核武器的种类 4 了解核能利用的优势 危害及其防护措施 预习导学 一 轻核聚变1 定义 轻核聚合成引起结合能变化的核反应 称为轻核聚变 2 核反应举例 3 能量变化 轻核聚变后 平均结合能 反应中会能量 较重核 增加 释放 预习导学 二 可控热核聚变反应1 热核聚变反应的条件 必须使原子核的距离达到m以下 使核具有足够的 轻核才能够发生聚变 2 约束聚变材料的方法 三 核能的利用与环境保护1 核电站 是利用核能发电 它的核心设施是 核电站就是将反应堆释放的能转化为电能的发电厂 10 15 动能 引力约束 磁约束 惯性约束 核反应堆 核 2 核武器原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器 1 原子弹 是一种没有减速剂 不加控制的爆炸性反应装置 2 氢弹 是一种靠 不需人工控制而实现的反应装置 预习导学 链式 惯性约束 聚变 3 核能的优势与危害 1 优势 核能发电比燃煤发电的成本低 核电站对环境污染比燃煤发电小得多 2 危害 核废料具有高放射性 预习导学 一 核聚变及核能的计算1 聚变发生的条件 要使轻核聚变 必须使轻核接近到核力发生作用的距离10 15m内 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 要使原子核具有足够大的动能 就要给它们加热 使物质达到几百万开尔文的高温 课堂讲义 课堂讲义 课堂讲义 4 重核裂变与轻核聚变的区别 课堂讲义 例1 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开尔文以上的高温 显然是吸收能量d 裂变与聚变均可释放巨大的能量答案d 课堂讲义 解析a选项从形式上看 裂变与聚变似乎是互为逆反应 但其实不然 因为二者的反应物和生成物完全不同 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 b选项既然裂变与聚变不是互为逆反应 则在能量流向上也不必相反 c选项要实现聚变反应 必须使参加反应的轻核充分接近 需要数百万开尔文的高温提供能量 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 总的来说 聚变反应还是释放能量 故d项对 课堂讲义 例2 一个质子和两个中子聚变为一个氚核 已知质子质量mh 1 0073u 中子质量mn 1 0087u 氚核质量m 3 0180u 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 答案见解析 课堂讲义 课堂讲义 借题发挥轻核聚变释放核能的计算方法 1 根据质量亏损计算根据爱因斯坦质能方程 用核子结合成原子核时质量亏损 m 的千克数乘以真空中的光速 c 3 108m s 的平方 即 e mc2 2 根据1原子质量单位 u 相当于931 5mev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 5mev 即 e m的数值 931 5mev 注意 式 中 m的单位为kg e的单位是j 式 中 m的单位是u e的单位是mev 课堂讲义 课堂讲义 答案 1 聚变 2 放出减少3 10 29 课堂讲义 课堂讲义 答案d解析a选项中是两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核 是聚变反应 故a选项正确 b选项的核反应中是铀核捕获中子裂变为两个 或更多 中等质量的核 并放出几个中子 是裂变反应 故b选项正确 在c选项的核反应中没有中子的轰击自发地放出了 粒子 是 衰变 c选项是正确的 而d应是 衰变 不正确 故答案为d 课堂讲义 借题发挥主要核反应类型有 1 衰变 衰变是原子核自发转变为另一种核并辐射出 或 粒子 2 人工转变 人工转变常用 粒子 也可用质子 中子等 轰击原子核 该核捕获 粒子后产生新原子核 并放出一个或几个粒子 3 核裂变 核裂变时铀核捕获中子裂变为两个 或多个 中等质量的