2022-2023学年高中物理新粤教版选择性必修第三册 第五章 第三节 原子核 核力与核反应方程 课件（20张PPT）

(共20张PPT)
选择性必修三
第五章 原子与原子核
第三节
核力与核反应方程
1919年
1932年
1934年
查德威克发现
中子
卢瑟福发现
质子
一、人工核转变：
约里奥.居里夫妇发现
放射性同位素和正电子
人工放射性同位素的优势：①放射强度容易控制；②可制成各种所需的形状 ；③半衰期短，废料易处理。
水果保鲜
辐射育种
放射治疗
金属探伤
植物吸收了放射性后的照片
放射性的应用
射线应用
探伤仪
培育新种
保存食物
消除有害静电
消灭害虫
治疗恶性肿瘤
农作物检测
诊断器质性和功能性疾病
生物大分子结构及功能研究
示踪原子
二、裂变与聚变：
1939年，哈恩(德)及其助手斯特拉斯曼发现典型的核反应：重核分裂成质量较小的核，并释放核能的反应，我们把它叫做裂变。
铀核裂变时，同时释放出2～3个中子，如果这些中子再引起其他铀235核裂变，就可使核裂变反应不断地进行下去。这种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，叫做核裂变的链式反应。
铀块的大小是链式反应能否进行的重要因素。原子核的体积非常小，原子内部空隙很大，如果铀块不够大，中子在铀块中通过时，就有可能碰不到铀核而跑到铀块外面去，链式反应不能继续。只有当铀块足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中某个铀核，使链式反应进行下去。使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
无论在什么条件下，链式反应都能持续下去吗？
原子弹
二战时期，美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤。在长崎投掷的原子弹爆炸后形成蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多，长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37% ；广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%。
1962年10月24日，美国导弹部队全部奉命处于“高度戒备”状态，导弹在发射台上听候发射指令。准备打一场全球性的核战争。赫鲁晓夫意识到事态的严重性，写信向肯尼迪妥协，这才使古巴导弹危机有了转机。后来苏联获得情报，如果苏联在10月28日不答应从古巴撤出进攻性的武器，那么美国有可能在29或30日对古巴导弹基地进行轰炸，并军事占领古巴。
肯尼迪夫人杰奎琳在丈夫遇刺后给赫鲁晓夫写过一封私信：
“尽管您和他是死对头，但你们又是盟友，决心不让这个世界被毁灭。我丈夫内心对核战危险的顾虑在于，不仅大人物有可能引发核战，小人物更有可能引发核战。大人物知道自控和克制的必要性，小人物有时候会被恐惧和傲慢驱使。
(吸收慢中子)
(核燃料)
(减速剂)
核电站
发生聚变的条件:
使原子核间的距离达到 10-15 m以内(原子核需要很大的动能才会“撞”在一起)
热核反应
方法:
①用加速器加速原子核； ②原子核加热到很高的温度108～109K。
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。
弹体
引爆装置
小型原子弹
普通炸药
铀235
氘、氚
爆炸
裂变
聚变
氘、氚、重氢化钾等
铀 235
外壳
普通炸药
释放核能
国际热核聚变实验堆“ITER”
与中国人造太阳“EAST”
什么叫核能？裂变或聚变时为什么会释放核能？
(1) 核力是一种短程力；
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力的作用，这种性质称为核力的饱和性。
(2) 核力是一种强相互作用力。在原子核内比库仑力大得多就把核子紧紧地束缚在原子核内；
1.核力：核子之间存在一种强相互作用力，我们把它叫做核力
原子核 核子：
吸收能量
核子 原子核：
释放能量
结合能
注意：并不是核子结合成原子核而具有的能量
2.结合能：
(1)组成原子核的核子数越多，结合能越大；
(2)有力的证据：质能方程(爱因斯坦)
①一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即 ；
②核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即
注意：不能说亏损的质量转化成能量。
(3)比结合能：结合能与核子数的比值，能够反映核子之间的的平均结合能，更能反映原子核的稳定性。
从图表中发现，中等大小的原子核的比结合能最大。也能解释土壤中为什么能大量存在铁、铜、铝等元素。
例1：典型的裂变核反应：
已知 ， ，
， ，
求该核反应释放的能量。
例2：两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量2.0136u，氦核质量3.0150u，中子质量1.0087u，试写出聚变方程，并求释放的能量？
物理学家测过各元素的原
子核平均质量(用原子核质
量除以质量数)，其中铁的
原子核平均质量最低(原子
核平均质量图像类似对钩
形状，氢和铀较高，铁等
中间原子量者较低)所以当
产生重核裂变和轻核聚变时，都会使所得新原子核的原子核平均质量降低进而产生质量亏损，释放大量能量。
为什么裂变或聚变都会释放核能？
例3：(2013广东卷)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应是 ，下列说法正确的有( )
A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B .铀块体积对链式反应的发生无影响
C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响