【优化方案】高二物理教科版选修3-5全册精品课件 第三章原子核 第5节 核裂变（共34张PPT）
文档属性
| 名称 | 【优化方案】高二物理教科版选修3-5全册精品课件 第三章原子核 第5节 核裂变（共34张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 409.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-02-10 16:39:31 | ||
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文档简介
课件34张PPT。第5节 核裂变 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第 5节课前自主学案课标定位1.理解重核的裂变，知道核裂变的条件．
2．知道什么是链式反应，及发生链式反应所需要的条件．
3．了解核电站，知道核反应堆．课标定位课前自主学案裂变最小二、核电站、核反应堆
1．作用：控制__________的速度，把核能平稳地转化为电能．
2．核反应堆：是控制链式反应的______设施，是使核裂变链式反应在_______控制下安全进行的装置．链式反应核心人为思考感悟
重核裂变为何会释放出能量？裂变反应中质量会发生亏损吗？
提示：由于重核的比结合能中等质量的原子核要小，当裂变为中等质量的原子核时，比结合能增加，必然放出能量．由于裂变反应中释放能量，反应后质量一定发生了亏损．核心要点突破一、铀核的裂变和链式反应
1．发现：1938年12月，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．裂变的解释
(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：重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铀全部裂变放出的能量相当于2500 t优质煤燃烧时释放的能量．裂变时能产生几万度的高温．3．铀核裂变的条件
(1)铀核的裂变只能发生在人为的核反应中，自然界中不会自发地产生裂变，而是发生衰变．
(2)要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使其分裂，并放出更多的中子，这些中子再去轰击更多的铀核，产生更多的中子，就形成了链式反应．
(3)链式反应速度很快，如不加以控制，能量在瞬间急剧释放引起剧裂爆炸(如原子弹)．如果运用一定方法加以控制就可以和平利用这种巨大的能量(如核电站、核潜艇等)．特别提醒：裂变的链式反应需要一定的条件才能维持下去：
(1)要有足够浓度的铀235；
(2)要有足够数量的慢中子；
(3)铀块的体积要大于临界体积．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．关于铀核的裂变，下列说法正确的是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的
B．铀核裂变时能同时释放出2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析：选ABC.铀核受到中子的轰击会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有偶然性，裂变成两块的情况较多，也可能分裂成多块，并放出2～3个中子．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235，并且要使铀块的体积超过临界体积，故A、B、C正确，D错误．二、核电站及组成部分的功能
核电站的核心是核反应堆，核反应堆的主要组成部分及其作用：
1．核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%～4%)，制成铀棒作为核燃料，释放核能．
2．中子慢化剂
铀235具有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特点，而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用慢化剂使它们的速度降下来，常用作慢化剂的物质有石墨、重水或普通水．3．控制棒：由吸收中子能力很强的镉制成，用以控制反应速度．
4．保护层：反应堆外层是很厚的水泥壁，可防止射线辐射出去．
5．热交换器：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去．
6．核电站的优点：(1)消耗的“燃料”很少；(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大；(3)对环境的污染比火电站要小．特别提醒：在计算重核裂变释放的核能时，主要从以下两个方面进行：(1)根据爱因斯坦的质能方程计算，确定反应前、后的质量亏损，然后由ΔE＝Δmc2计算．
(2)由于1原子质量单位相当于931.5 MeV的能量，即1 u＝931.5 MeV，将质量亏损换算为原子质量单位Δm′，则ΔE＝Δm′×931.5 MeV.即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )
A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度解析：选C.镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确．课堂互动讲练 关于重核的裂变，以下说法正确的是( )
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子进入铀块中时，一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数量减小
D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【思路点拨】 解答本题时从核能的来源，产生链式反应的条件，裂变反应遵循的规律几个方面分析判断．
【精讲精析】 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．可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此C错误，重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，发生质量亏损，从而释放出核能．故D正确．
【答案】 D【方法总结】 (1)重核发生裂变的条件是：①要俘获慢中子；②铀块的体积要大于临界体积.
(2)重核裂变放能的原因是：重核核子的平均质量大于中等核核子的平均质量．解析：选A.X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误．中子数为140－(92－38)＝86个，A正确．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错． 已知一个铀235核裂变时能释放200 MeV的能量，问1 kg铀完全裂变能释放多少能量？相当于多少吨燃烧值为2.94×107 J/kg的煤所放出的能量？【思路点拨】 解答本题可按以下思维过程进行【答案】 8.2×1013 J 2789 t【方法总结】 在计算裂变反应中释放的核能相当于多少煤，或某一时间用多少核燃料等的有关问题时，一般地根据核反应方程求出一个铀核裂变时发生的质量亏损，根据质能方程计算出释放的能量，然后由阿伏伽德罗常量计算某质量的铀核总共释放的能量，相当于多少其他燃料释放的能量等；在计算过程中要注意统一单位．变式训练2 在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．
2．知道什么是链式反应，及发生链式反应所需要的条件．
3．了解核电站，知道核反应堆．课标定位课前自主学案裂变最小二、核电站、核反应堆
1．作用：控制__________的速度，把核能平稳地转化为电能．
2．核反应堆：是控制链式反应的______设施，是使核裂变链式反应在_______控制下安全进行的装置．链式反应核心人为思考感悟
重核裂变为何会释放出能量？裂变反应中质量会发生亏损吗？
提示：由于重核的比结合能中等质量的原子核要小，当裂变为中等质量的原子核时，比结合能增加，必然放出能量．由于裂变反应中释放能量，反应后质量一定发生了亏损．核心要点突破一、铀核的裂变和链式反应
1．发现：1938年12月，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．裂变的解释
(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：重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铀全部裂变放出的能量相当于2500 t优质煤燃烧时释放的能量．裂变时能产生几万度的高温．3．铀核裂变的条件
(1)铀核的裂变只能发生在人为的核反应中，自然界中不会自发地产生裂变，而是发生衰变．
(2)要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使其分裂，并放出更多的中子，这些中子再去轰击更多的铀核，产生更多的中子，就形成了链式反应．
(3)链式反应速度很快，如不加以控制，能量在瞬间急剧释放引起剧裂爆炸(如原子弹)．如果运用一定方法加以控制就可以和平利用这种巨大的能量(如核电站、核潜艇等)．特别提醒：裂变的链式反应需要一定的条件才能维持下去：
(1)要有足够浓度的铀235；
(2)要有足够数量的慢中子；
(3)铀块的体积要大于临界体积．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．关于铀核的裂变，下列说法正确的是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的
B．铀核裂变时能同时释放出2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析：选ABC.铀核受到中子的轰击会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有偶然性，裂变成两块的情况较多，也可能分裂成多块，并放出2～3个中子．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235，并且要使铀块的体积超过临界体积，故A、B、C正确，D错误．二、核电站及组成部分的功能
核电站的核心是核反应堆，核反应堆的主要组成部分及其作用：
1．核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%～4%)，制成铀棒作为核燃料，释放核能．
2．中子慢化剂
铀235具有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特点，而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用慢化剂使它们的速度降下来，常用作慢化剂的物质有石墨、重水或普通水．3．控制棒：由吸收中子能力很强的镉制成，用以控制反应速度．
4．保护层：反应堆外层是很厚的水泥壁，可防止射线辐射出去．
5．热交换器：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去．
6．核电站的优点：(1)消耗的“燃料”很少；(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大；(3)对环境的污染比火电站要小．特别提醒：在计算重核裂变释放的核能时，主要从以下两个方面进行：(1)根据爱因斯坦的质能方程计算，确定反应前、后的质量亏损，然后由ΔE＝Δmc2计算．
(2)由于1原子质量单位相当于931.5 MeV的能量，即1 u＝931.5 MeV，将质量亏损换算为原子质量单位Δm′，则ΔE＝Δm′×931.5 MeV.即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )
A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度解析：选C.镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确．课堂互动讲练 关于重核的裂变，以下说法正确的是( )
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子进入铀块中时，一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数量减小
D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【思路点拨】 解答本题时从核能的来源，产生链式反应的条件，裂变反应遵循的规律几个方面分析判断．
【精讲精析】 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．可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此C错误，重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，发生质量亏损，从而释放出核能．故D正确．
【答案】 D【方法总结】 (1)重核发生裂变的条件是：①要俘获慢中子；②铀块的体积要大于临界体积.
(2)重核裂变放能的原因是：重核核子的平均质量大于中等核核子的平均质量．解析：选A.X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误．中子数为140－(92－38)＝86个，A正确．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错． 已知一个铀235核裂变时能释放200 MeV的能量，问1 kg铀完全裂变能释放多少能量？相当于多少吨燃烧值为2.94×107 J/kg的煤所放出的能量？【思路点拨】 解答本题可按以下思维过程进行【答案】 8.2×1013 J 2789 t【方法总结】 在计算裂变反应中释放的核能相当于多少煤，或某一时间用多少核燃料等的有关问题时，一般地根据核反应方程求出一个铀核裂变时发生的质量亏损，根据质能方程计算出释放的能量，然后由阿伏伽德罗常量计算某质量的铀核总共释放的能量，相当于多少其他燃料释放的能量等；在计算过程中要注意统一单位．变式训练2 在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．