高中物理 3.5.6核裂变导学案新人教版选修

1、课题： 3.5核裂变 3.6核聚变 姓 名： 学号： 班级：高二（ ）班知识与技能目标：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。知道什么是链式反应。2、会计算重核裂变过程中释放出的能量。3、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。4、了解聚变反应的特点及其条件。了解可控热核反应及其研究和发展。教学重点、难点：链式反应及其释放核能的计算。裂变、聚变的核反应方程式的书写。导 学 过 程新授：一、核裂变1、核裂变：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。问题结合右图，说明是不是所有的核裂变都能放出核能？例题1下列核反应中，表示核裂变的是

2、（ ）ABCD例题2秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.21010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235?（一年按365天计算）二、链式反应问题铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种核反应方程式是： 。1、链式反应： 。2、临界体积： 。3、裂变反应中的能量的计算。裂变前的质量：kg， kg裂变后的质量：kg，kg，kg，质量亏损：kg，J=201MeV小结由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去，铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。 三、核电站问题核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？1、铀棒由浓缩铀制

3、成，作为 。2、控制棒由 做成，用来控制 。3、减速剂由 、 、 （有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获。4、冷却剂由 等流体做成，在反应堆 流动，把反应堆内的 传输出，确保反应堆的安全。5、水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。问题核能发电的优点、缺点？优点： ； ； 。缺点：一旦核泄漏会造成严重的核污染；核废料处理困难。四、热核反应热核反应1、核聚变： 。2、氢的聚变反应：21H+31H42He+10n3、释放能量：Emc217.6 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34倍计算：氘核的质量：mD

4、2.u 氚核的质量：mT3.u 氦核的质量：m4.u 中子的质量：mn=1.u 质量亏损： 释放核能： 问题为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？（因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大）问题从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件？ 微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15 m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。 宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。 聚变反应一旦发生，就不再需要

5、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，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。五、可控核聚变反应研究的进展问题目前，人们还不能控制核聚变的速度，但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应，以使核聚变造福于人类。我国在这方面的研究和实验也处于世界领先水平。请同学们自学教材，了解聚变与裂变相比有哪些优点？例题一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014 102 u、氚核的质量：mT=3.016 050 u、氦核的质量：m=4.002 603 u、中子的质量：mn=1.008 665 u、1u=1.660 610-

6、27kg，e = 1.602 210-19C，请求出该核反应所释放出来的能量。根据质能方程，释放出的能量为： 平均每个核子放出的能量约为3.3MeV，而铀核裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。优点之一：聚变与裂变相比，轻核聚变产能效率高。 常见的聚变反应：21H+21H31He+11H+4MeV、 21H+31H42He+10n+17.6 MeV。在这两个反应中，前一反应的材料是氘，后一反应的材料是氘和氚，而氚又是前一反应的产物，所以氘是实现这两个反应的原始材料，而氘是重水的组成部分，在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的。从这个意义上讲，轻核聚变是能源危机的终结者。优点之二：聚变与

7、裂变相比，即地球上聚变燃料的储量丰富。 如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。优点之三：聚变与裂变相比，是轻核聚变反应更为安全、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。另外，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，比裂就所生成的废物的数量少，容易处理。六、恒星演化中的核反应质量检测1、目前核电站用的核反应是( )A.裂变，核燃料是铀 B.聚变，核燃料是铀 C.裂变，核燃料是氘 D.聚变，核燃料是氘2、现已建成的核电站主要利用的是( )A.

8、放射性元素衰变释放的能量 B.人工放射性同位素衰变释放的能量C.轻核聚变释放的能量 D.重核裂变释放的能量3、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.裂变过程和聚变过程都有质量增加 B.裂变过程和聚变过程都有质量亏损C.裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损 D.裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加4、原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成( )A.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B.原子燃料、减速剂、发热统和传热系统C.原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统5、重核的裂变和轻核的聚

9、变是人类利用原子核能的两种主要方法，下面关于它们的说法中正确的是( ) A.裂变和聚变过程都有质量亏损 B.裂变和聚变过程质量都有所增加 C.裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加 D.聚变过程有质量亏损，裂变过程质量有所增加6、在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了防止( )A.核爆炸 B.放射线外泄 C.快中子外泄 D.慢中子外泄7、有一种核聚变反应为：H+HH+X。已知H的质量为2.0136u，H的质量为1.0073u，X的质量为3.0180u。则下列说法正确的是( )A.X是质子，该反应吸收能量 B.X是氕，该反应吸收能量C.X是氘，该反应释放能量 D.X是氚，该反应释放能量8、下面核

10、反应方程中：21H+31H42He+X，若用c表示光速，则( )A.x是质子，核反应中放出的能量等于质子的质量乘以B.x是中子，核反应中放出的能量等于质子的质量乘以C.x是质子，核反应中放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和再乘以D.x是中子，核反应中放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和再乘以9、一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出光子，核反应方程是，以下说法中正确的是( ) A.反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 B.反应前后的质量数不变，因而质量不变 C.光子的能量为mc2，m为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度 D.因存在质量亏损m

11、，所以“物质不灭”的说法不正确10、以mD、mP、mn分别表示氘核、质子、中子的质量，则( )A.mDmPmn B.mDmP2mn C.mDmPmn D.mDmPmn11、质子的质量mp，中子的质量为mn，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为( )A.（mp+mn-m）C2 B.（mp+mn）c2 C.mc2 D.(m-mp)c212、就反应而言,以下说法正确的是( )A.这个反应要吸收能量 B.因为生成了新的物质,所以它是一个化学变化C.这是一个核反应,不是化学变化 D.它既是化学变化,又是核反应13、氢弹爆炸的核反应是( )A. B. C. D.14、太阳能是由于太阳内部高温高压条件下

12、的热核聚变反应形成的，其核反应方程是( )A. B. C. D. 15、一个原子核在中子的轰击下裂变方程为，则下列说法正确的是( )A.X原子核中含有86个中子 B.X原子核中含有141个核子C.铀核裂变的产物是多种多样的，具有一定的偶然性D.为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀23516、关于原子核的裂变和聚变，下面说法正确的是( )A.铀核裂变的产物是多种多样的，但都有质量亏损。B.裂变产生的放射性物质处理起来比较困难C.要使原子核发生聚变反应，必须使核子接近到1010m。D.太阳及其它恒星的能量都来自于原子核的聚变反应。17、中子和质子结合成氘核时，质量亏损m，相应的能量E=mc2=2.2MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是( )A