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高中物理(人教版)选修3-5第19章同步教学课件：19.7 核聚变 (共13张PPT)

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人教版高二物理选修3-5第十九章1_7核裂变与核聚变(19页)-PPT优秀课件

人教版高二物理选修3-5第十九章1_7核裂变与核聚变(19页)-PPT优秀课件
3、核反应的能量来源分析：
爱因斯坦的相对论指出,物体的能量荷质量 之间存在着密切的联系.
4、质能方程： E＝mc2 ΔE＝Δmc2
一.利用核能的途径
要质量有亏损，是利用核能的先决条件。 核反应前物质的核子数和反应后的核子数相等。
要实现“反应后的质量＜反应前的质量”，如果 我们引进“核子平均质量”，则核反应前核子平均 质量比反应后的核子平均质量较大。
人 教 版 高 二 物理选 修3-5第 十九章 19.6_ 7核裂变 与核聚 变（共 19张P PT）
三、轻核聚变
某些轻核结合成质量较大的核的核反应过 程，同时放出大量的核能。
例： 1 3H1 2H 4 2H1 e 0n1.6 7Me
人 教 版 高 二 物理选 修3-5第 十九章 19.6_ 7核裂变 与核聚 变（共 19张P PT）
例1、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u
3 He 核的质量为3.0150u。求：
2
（1）写出两个氘核聚变成
3 He
2
的核反应方程式
（2）计算上述核反应中释放的核能。
【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）
1 2H1 2H 2 3H0 e 1n
56 36
0
n
? U→B+a 2 3 5 1 4 1 9
92
56 3
K 62 r
人 教 版 高 二 物理选 修3-5第 十九章 19.6_ 7核裂变 与核聚 变（共 19张P PT）
人 教 版 高 二 物理选 修3-5第 十九章 19.6_ 7核裂变 与核聚 变（共 19张P PT）
由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代 继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．

人教版高中物理选修3-5课件19.7核聚变

人教版高中物理选修3-5课件19.7核聚变
1、轻核聚变产能效率高 2、地球上聚变燃料的储量丰富
（每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立 方米的水，大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来 制取，地球上锂储量有2000亿吨）
3、轻核聚变更为安全、清洁
（高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的 氦是没有放射性的。废物主要是泄露的氚，高速 中子、质子与其他物质反应生成的放射性物质， 比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理）
聚变反应又叫热核反应
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
普通炸药
爆炸
铀235 外壳
原
子 弹
Ｕ235
裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置
2 1
H31
H42
He

01n
氢弹爆炸形成的磨姑云
核聚变普遍存在于宇宙中
二、受控热核反应——核聚变的利用
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
2 1
H

3 1
H42
He
01n
氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u
氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
m
m D
m T
(m
m ) n
0.018884u
E mc2 0.01884 931.5MeV
高中物理课件
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人教版选修3-5
第十九章原子核
第七节核裂变
一、核聚变（热核反应）
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。
2 1
H31H42

2015-2016高中物理 第19章 第7节 核聚变课件 新人教版选修3-5

2015-2016高中物理 第19章 第7节 核聚变课件 新人教版选修3-5
＝ ，ΔE＝ .故
栏 目 链 接
B正确；
在常温下不能发生聚变，只有在高温下
才能发生聚变，故 C错误；我国大亚湾核电站就是利用重 核的裂变释放的能量来发电的．故D错误．
题型三
受控热核反应与核能利用
1994年3月，中国科技大学研制成功了比较先进的 HT－7
型超导托卡马克，托卡马克(Tokamak)是研究受控核聚变的 一种装置，这个词是 toroidal( 环形的 ) 、 kamera( 真空室 ) 、 magnet( 磁 )的头两个字母以及 katushka( 线圈 ) 的第一个字母 组成的缩写词，根据以上信息，下列说法不正确的是( )
它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力．
这就要使原子核具有很大的动能．用什么办法能使大量原子
核获得足够的动能来产生聚变呢？有一种办法就是给它们加
以很高的温度．当物体达到几百万摄氏度的高温时，剧烈的 热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服相互间 的库仑斥力，在碰撞时发生聚变．因此，聚变反应又叫热核 反应．
解析： 太阳能是太阳内部核聚变反应产生的，反应中释放 出能量是因为 确． 核子的平均质量较 的大，故A、C正
知识点二
受控热核反应
1．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． 2．实现核聚变的难点．
栏 目 链 接
C．这个核反应中质量亏损
D．这个核反应中释放的核能
解析：由质量数守恒和电荷数守恒知：X为 该反应中质量亏损
，A、B均错，
，C错； ，D对．
题型一
核聚变与半衰期
恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当

人教版高中物理选修35课件：第十九章+原子核第7节+核聚变+(共17张PPT)

人教版高中物理选修35课件：第十九章+原子核第7节+核聚变+(共17张PPT)

核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
普通炸药
爆炸
铀235 外壳
原
子 弹
Ｕ235
裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置
2 1
H31H42
He
01n
核聚变普遍存在于宇宙中
二、受控热核反应——核聚变的利用
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
1、轻核聚变产能效率高 2、地球上聚变燃料的储量丰富
可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚 变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控 核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果.
本节要求掌握：
1、知道聚变的概念，知道太阳能是热核 聚变释放的核能
2、知道聚变（热核反应）的条件和优点 3、知道海洋中拥有巨大的聚变资源，知 道研究受控热核反应的重大意义
4、了解受控热核聚变是目前科学家研究 的重大课题
平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中 平均每个核子放出的能量大3~4倍。
发生聚变的条件:
微观上：使原子核间的距离达到10-15m，核力 才起作用 （原子核需要很大的动能才会“撞”在一起）
实现的方法有: 1、用加速器加速原子核； 不经济 ２、把原子核加热到很高的温度； 108～109K
第十九章 原子核
第7节 核聚变
一、 核聚变（热核反应） 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。
2 1H3 1H 4 2He0 1n
21H21H 2 3He01n
聚变后比结合能增加， 反应中会释放能量
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
2 1H3 1H 4 2He0 1n

高中物理 19.7-19.8 核聚变 粒子和宇宙课件 新人教版选修3-5

高中物理 19.7-19.8 核聚变 粒子和宇宙课件 新人教版选修3-5

6．氢弹原理：首先由普通炸药引爆原子弹．再由原子弹爆炸产生 的高温高压引发热核爆炸．
7．普通性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个 巨大的热核反应堆．
二、受控热核反应
1．聚变与裂变相比有很多优点： (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． 2．约束核聚变材料的方法磁约束和惯性约束．
(2)24.8 MeV (3)3.8×1038 个
知识点二 对粒子的认识
重点聚焦
1．新粒子的发现及特点
发现时间 1932 年
1937 年
1947 年
60 年代后
新粒子
反粒子
μ 子 K 介子与 π 介子 超子
质量与相对应
基本特点
的粒子相同而 电荷及其他一 些物理性质相
比质子的质量 小
质量介于电子 与质子之间
三、“基本粒子”与新粒子 1．“基本粒子”不基本 “基本粒子”：直到 19 世纪末，人们认为光子、电子、质子、中 子是“基本粒子”，随着科学的发展，一方面逐渐发现了数以百计的 新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的；另一方面科学家又 发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构．因此，20 世纪后半期， 就将“基本”去掉，统称粒子．
【解析】 (1)核反应方程为 411H→24He＋201e (2)核反应中的质量亏损 Δm ＝ 4mp － mHe － 2me ＝ (4×1.0073 － 4.0015 － 2×0.00055)u ＝ 0.0266 u 释放的能量 ΔE＝0.0266×931 MeV≈24.8 MeV.
(3)核反应发生的次数 N＝ΔEE，参与核反应的质子数为 4N＝Δ4EE＝24.8×4×1036.×8×1.160×2610－19个≈3.8×1038 个． 【答案】 (1)411H→24He＋201e

高中物理选修3-5：19.7 核聚变 课件

高中物理选修3-5：19.7 核聚变 课件

• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/112021/3/11Thursday, March 11, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/112021/3/112021/3/113/11/2021 12:32:12 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/112021/3/112021/3/11Mar-2111-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/112021/3/112021/3/11Thursday, March 11, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/112021/3/112021/3/112021/3/113/11/2021
。2021年3月11日星期四2021/3/112021/3/112021/3/11
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/112021/3/112021/3/113/11/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/112021/3/11March 11, 2021
pU = pα
Ek
1m2
2
p2 2m
α 粒子的动能为
二、受控热核反应
——核聚变的利用
可控热核反应可以为人类提供巨 大的能源，和平利用聚变产生的核量 是非常吸引人的重大课题。2009年6月 11日，位于成都的核工业西南物理研 究院宣布，该院在受控核聚变实验装 置——中国环流器二号A装置上首次实 现了偏滤器位形下高约束模式运行。
这是我国磁约束聚变实验研究史 上具有里程碑意义的重大进展，标志 着中国磁约束聚变能源开发研究综合 实力与水平有了新的提高。

人教版高二物理选修3-5第十九章19.6_7核裂变与核聚变(共19张PPT)


求：（1）该核反应释放的能量 （2）平均每个核子释放的能量
ΔE=200.55MeV
1kg
U 2 3 5
92
含有2.56×1024个
U 2 3 5
92
，如果全部发生核
裂变，放出的能量为8.2×1013J
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He
)
226 88
Ra
222 86
Rn (
4 2
He
)
14 6
C
01
e
(
14 7
N
)
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人教版高二物理选修3-5第十九章19.6_7核裂变与核聚变(共19张PPT)


例1、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u
3 He 核的质量为3.0150u。求：
2
（1）写出两个氘核聚变成
3 He
2
的核反应方程式
（2）计算上述核反应中释放的核能。
【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
1kg
U 2 3 5
92
含有2.56×1024个
U 2 3 5
92
，如果全部发生核
裂变，放出的能量为8.2×1013J
（2）链式反应：
29325U+01n→15461Ba+3962Kr +301n
? U 235 92
→15461Ba+3962Kr
由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代 继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．
H
12
H
42
He
10
n 17.6MeV
计算表明，这个核反应释放的能量是17.6MeV 。这个 量值虽然比一个铀核裂变产生的能量（201MeV）少， 但平均每个核子产生的能量
17.6 = 3.52MeV却是铀裂变（
23
201 235 1 = 0.852MeV）的约4倍。
1、轻核聚变的条件：
核子要距 离十分近
加热 高温
几百万度 高温
热核反应
条件、应用
➢使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分接近，达 到10-15m的距离。 ➢为了克服巨大的库仑力，需要使原子核有极大的动 能。 ➢一般的办法是把它们加热到很高的温度。通常需要 几百万度以上的高温。
为了获取高热，常常使用重核裂变作为“引子”。所 以，原子弹可以作为氢弹的“雷管”。

人教版高中物理选修3-5课件： 19.7核聚变 (共19张PPT)


二、受控热核反应 1、聚变与裂变相比
①轻核聚变产能效率高
②地球上聚变燃料的储量丰富
③轻核聚变更安全可控、清洁 ④反应中放射物质的处理较容易
2、实现核聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受如此高的温 度。为了解决这个难题，科学家设想了两种方案，磁约束和惯性 约束。
1、聚变与裂变相比
①轻核聚变产能效率高 ②地球上聚变燃料的储量丰富 ③轻核聚变更安全可控、清洁 ④反应中放射物质的处理较容易
2、实现核聚变的难点：地球上没有任何容器能够经
受如此高的温度。为了解决这个难题，科学家设想了两 种方案，磁约束和惯性约束。
磁约束 ——环流器
带电粒子运动时在均匀磁场中会由于洛伦兹力的 作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加反应 的物质。环流器，这是目前性能最好的一种磁约束装 置。
惯性约束
也可以利用聚变物质的惯性进行约束。由于聚变 反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及 扩散就完成了核反应。在惯性约束下，可以用激光从 各个方向照射参加反应的物质，使它们“挤”在一起 发生反应。
总的来说，实现受控核聚变还有一段很 长的路要走，比较乐观的估计是在21世纪 中叶有可能实现技术突破。一旦能够稳定 地输出聚变能、世界上将不再有“能源危 机”。
问题与练习解答：
1、什么是核聚变?聚变过中的能量转化有什么持点? 解： 两个氢核结合成质量较大的核，这样的核反 应叫做核聚变。聚变发生时需要提供巨大的能量， 但反应中放出的能量比提供的能量大得多。
2、一个α粒子合到一个168O核中，写出这个核反应的方程式。这个 反应式左右两边的原子相比。哪边具有较多的结合能?
19.7核聚变
1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第 一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用 了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。氢 弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。

人教版高中物理选修3-5课件 19 核聚变课件


人民教育出版社 高二 |选修3-5
人民教育出版社 高二 |选修3-5
磁场约束
带电粒子在磁场中沿螺线运动，回旋半径R与磁感应强度B成反比。在很强 的磁场中，每个带电粒子的活动便被束缚在一根磁感线附近的很小范围内 ，只能沿磁感线做种纵向运动。在热核反应的高温下，物质处于等离子态 ，有带电粒子组成，而由于上述原因，强磁场可以使带电粒子的横向输运 过程受限。
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药 铀235
外壳
小型 原子 弹
普通炸药
Ｕ235
氘、氚、重氢化 钾等
氘、氚
爆炸 裂变 聚变
引爆装置
2 1
H

3 1
H42
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
He

01n
人民教育出版社 高二 |选修3-5
受控热核反应——核聚变的利用
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： 1. 热核反应的的点火温度很高； 2. 如何约束聚变所需的燃料；
目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一 ITER计划将历时35年，其中建造阶段10年、运行和开发利用阶段20年
、去活化阶段5年。耗资50亿美元 主要成员：欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国 经过三年谈判，2006年5月24日，中国加入ITER计划 ITER计划是目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计
第十九章 原子核
核聚变
人民教育出版社 高二 | 选修3-5
人民教育出版社 高二 |选修3-5
历史背景
1896年，贝克勒尔发现天然放射性，这是人们 第一次观察到的核变化。
1915年Albert Einstein 由广义相对论导出质能 方程
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2 3 4 1 1 1 2 0 氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u
氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
H H He n
m mD mT (m mn ) 0.018884u
E mc 0.01884 931.5MeV E 17.59MeV
弹体 普通炸药 铀235 外壳 氘、氚、重 氢化钾等 引爆装置 小 型 原 子 弹
三种炸药：
普通炸药 Ｕ235 氘、氚
2 1 3 1 4 2
爆炸 裂变 聚变
1 0
H H He n
核聚变普遍存在于宇宙中
二、受控热核反应——核聚变的利用
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
1、轻核聚变产能效率高 2、地球上聚变燃料的储量丰富
2
平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均每个 核子放出的能量大3~4倍。
发生聚变的条件: 使原子核间的距离达到10-15m， （原子核需要很大的动能才会“撞”在一起） 实现的方法有: 1、用加速器加速原子核；
不经济
２、把原子核加热到很高的温度；
108～109K
聚变反应又叫热核反应
核聚变的利用——氢弹
• 第十九章 原子核
• 第7节 核聚变
一、 核聚变（热核反应）
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。
2 1
H H He n
3 1 4 2 1 0
2 1
H H He n
2 1 3 2 1 0
聚变后比结合能增加， 反应中会释放能量
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料；
磁场约束
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料；
惯性约束
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料；
可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用 聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可 控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成 果.
本节要求掌握： 1、知道聚变的概念，知道太阳能是热核 聚变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ放的核能 2、知道聚变（热核反应）的条件和优点 3、知道海洋中拥有巨大的聚变资源，知 道研究受控热核反应的重大意义 4、了解受控热核聚变是目前科学家研究 的重大课题
（每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立 方米的水，大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来 制取，地球上锂储量有2000亿吨）
3、轻核聚变更为安全、清洁
（高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的 氦是没有放射性的。废物主要是泄露的氚，高速 中子、质子与其他物质反应生成的放射性物质， 比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理）