人教版高中物理選修3-5第章第6節(jié)核裂變課件

第十九章原子核

第六節(jié)核裂變?nèi)私贪孢x修3-5復(fù)習(xí)鞏固：

1.什么是結(jié)合能？2.為什么重核裂變以及輕核聚變都會(huì)釋放出能量？核裂變的發(fā)現(xiàn)1.費(fèi)米的中子實(shí)驗(yàn)3恩里科·費(fèi)米EnricoFermi

(1901-1954)費(fèi)米出生于意大利羅馬，自幼天資聰慧，1922年21歲時(shí)獲得博士學(xué)位，25歲擔(dān)任羅馬大學(xué)理論物理學(xué)教授.主要貢獻(xiàn)：費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)、原子核β衰變理論、證明元素受中子轟擊發(fā)生嬗變.費(fèi)米榮獲1938年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).(因發(fā)現(xiàn)用中子轟擊產(chǎn)生的新放射性元素以及原子核吸收慢中子所引起的有關(guān)核反應(yīng))

1934年，約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)α粒子轟擊鋁片首次制造出人工放射性同位素.費(fèi)米得知后，想到用中子作為入射粒子比α粒子有效得多.

費(fèi)米與其合作者使用中子按照周期表的順序依次轟擊各種元素，輻照了有68種元素，其中47種產(chǎn)生新的放射性產(chǎn)物.42.發(fā)現(xiàn)“超鈾元素”？

費(fèi)米用中子轟擊當(dāng)時(shí)最重的元素238U，得到一種半衰期為13分鐘的一種放射性產(chǎn)物.經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)不屬于從鉛到鈾之間的重元素.1934年5月，費(fèi)米以《原子序數(shù)高于92的元素可能生成》為題，報(bào)道可能產(chǎn)生超鈾元素(費(fèi)米的解釋是錯(cuò)誤的，實(shí)際上是核裂變現(xiàn)象).

“13分鐘的放射性與很多重元素等同的否定證據(jù)，提示了這樣的可能性：元素的原子序數(shù)也許大于92.如果它是93號(hào)元素，它應(yīng)在化學(xué)上與錳及錸類似.”5

德國(guó)女化學(xué)家諾達(dá)克(F.Noddack)針對(duì)費(fèi)米的發(fā)現(xiàn)在1934年9月發(fā)表《論第93號(hào)元素》，認(rèn)為費(fèi)米等人采用“排除其他可能性的方法”來(lái)證明第93號(hào)元素的存在是“決非成功的”，并設(shè)想一種“全新的核反應(yīng)”圖像：

“可以想象，當(dāng)重核被中子轟擊時(shí)，該核可能分裂成幾大塊，這些裂片無(wú)疑將是已知元素的同位素，而不是被輻照元素的近鄰.”

然而，諾達(dá)克的論文沒(méi)有得到重視.6

費(fèi)米認(rèn)為：石蠟或水中的質(zhì)子與中子的質(zhì)量相近，放射源發(fā)射的中子與質(zhì)子碰撞后，速度大大減慢。中子速度低，被原子核俘獲的機(jī)會(huì)增大，核反應(yīng)概率增大，發(fā)射性的生成大大增加.

慢中子作用的發(fā)現(xiàn)，大大增強(qiáng)了中子轟擊的效果，對(duì)重核裂變的發(fā)現(xiàn)提供了重要前提.7核反應(yīng)電子原子核

在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程，稱為核反應(yīng)．

研究表明：原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)的增大而增大，但是二者之間并不成正比關(guān)系，其核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)有如圖的關(guān)系：核子的平均質(zhì)量是：原子核的質(zhì)量核子數(shù)核子平均質(zhì)量平均結(jié)合能核子的平均結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)的變化z

物理學(xué)中把重核分裂成兩個(gè)較輕的核時(shí)，釋放出核能的反應(yīng)叫做核裂變．一.核裂變1.核裂變2、鈾核的裂變（1）發(fā)現(xiàn)1939年12月，德國(guó)物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變。（2）裂變產(chǎn)物多種多樣+→++二、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

核裂變發(fā)現(xiàn)之后，各國(guó)核物理學(xué)家立即想到由核裂變可能釋放的核能.但要利用核能，必須產(chǎn)生自持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng).

根據(jù)原子核的組成規(guī)律，重核中中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)，輕核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等.重核裂變成兩個(gè)輕核，必將出現(xiàn)中子過(guò)剩的情況.如果過(guò)剩的中子繼續(xù)轟擊別的重核，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以自發(fā)進(jìn)行.13鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（1）定義：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．35種元素的200多種位素同發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)爆炸（2）發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量，或者鈾塊的體積大于臨界體積。1kg鈾全部裂變，它放出的能量超過(guò)2000t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)釋放的能量．

足以維持鏈反應(yīng)正常進(jìn)行的裂變材料質(zhì)量叫臨界質(zhì)量(criticalmass)。鈾-235的臨界質(zhì)量約為1kg，質(zhì)量超過(guò)1kg則發(fā)生爆炸。

任何有核反應(yīng)堆的國(guó)家都不難得到爆炸級(jí)的裂變材料，原子彈的基本設(shè)計(jì)又如此簡(jiǎn)單，從而為防止核武器擴(kuò)散帶來(lái)了困難。

美國(guó)原子彈突襲廣島和長(zhǎng)崎造成了巨大的毀傷．在長(zhǎng)崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團(tuán)，爆炸產(chǎn)生的氣流、煙塵直沖云天，高達(dá)12英里多．廣島市區(qū)80%的建筑化為灰燼，64000人喪生，72000人受傷，傷亡總?cè)藬?shù)占全市總?cè)丝诘?3%．長(zhǎng)崎市60%的建筑物被摧毀，傷亡86000人，占全市37%．原子彈原子彈中國(guó)第一顆原子彈爆炸蘑菇云發(fā)展圖解決能源危機(jī)根本途徑——核能

可開(kāi)發(fā)的核裂變?nèi)剂腺Y源可使用上千年。二、核電站水泥防護(hù)層控制棒——鎘棒燃料棒—鈾棒減速劑二、核電站——慢中子反應(yīng)堆核電站核心設(shè)施：核反應(yīng)堆濃縮鈾制成的鈾棒減速劑：石墨、重水或普通水，用于減小中子的速度控制棒：鎘棒，用于吸收中子，控制核反應(yīng)的快慢。解決能源危機(jī)根本途徑——核能?？砷_(kāi)發(fā)的核裂變?nèi)剂腺Y源可使用上千年。核聚變資源可使用幾億年。小結(jié)核裂變

核裂變圖像；邁特納和弗里施的貢獻(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

臨界質(zhì)量、臨界體積；減速劑

鎘棒通過(guò)吸收中子控制反應(yīng)速率長(zhǎng)風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海。努力，終會(huì)有所收獲，功夫不負(fù)有心人。以銅為鏡，可以正衣冠；以古為鏡，可以知興替；以人為鏡，可以明得失。前進(jìn)的路上，要不斷反思、關(guān)照自己的不足，學(xué)習(xí)更多東西，更進(jìn)一步。窮則獨(dú)善其身，達(dá)則兼濟(jì)天下。現(xiàn)代社會(huì)，有很多人，鉆進(jìn)錢眼，不惜違法亂紀(jì)；做人，窮，也要窮的有骨氣！古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅(jiān)忍不拔之志。想干成大事，除了勤于修煉才華和能力，更重要的是要能堅(jiān)持下來(lái)。士不可以不弘毅，任重而道遠(yuǎn)。仁以為己任，不亦重乎?死而后已，不亦遠(yuǎn)乎?心中有理想，腳下的路再遠(yuǎn)，也不會(huì)迷失方向。太上有立德，其次有立功，其次有立言，雖久不廢，此謂不朽。任何事業(yè)，學(xué)業(yè)的基礎(chǔ)，都要以自身品德的修煉為根基。飯疏食，飲水，曲肱而枕之，樂(lè)亦在其中矣。不義而富且貴，于我如浮云。財(cái)富如浮云，生不帶來(lái)，死不帶去，真正留下的，是我們對(duì)這個(gè)世界的貢獻(xiàn)。英雄者，胸懷大志，腹有良策，有包藏宇宙之機(jī)，吞吐天地之志者也英雄氣概，威壓八萬(wàn)里，體恤弱小，善德加身。老當(dāng)益壯，寧移白首之心；窮且益堅(jiān)，不墜青云之志老去的只是身體，心靈可以永遠(yuǎn)保持豐盛。樂(lè)民之樂(lè)者，民亦樂(lè)其樂(lè)；憂民之憂者，民亦憂其憂。做領(lǐng)導(dǎo)，要能體恤下屬，一味打壓，盡失民心。勿以惡小而為之，勿以善小而不為。越是微小的事情，越見(jiàn)品質(zhì)。學(xué)而不知道，與不學(xué)同；知而不能行，與不知同。知行合一，方可成就事業(yè)。以家為家，以鄉(xiāng)為鄉(xiāng)，以國(guó)為國(guó)，以天下為天下。若是天下人都能互相體諒，紛擾世事可以停歇。志不強(qiáng)者智不達(dá)，言不信者行不果。立志越高，所需要的能力越強(qiáng)，相應(yīng)的，逼迫自己所學(xué)的，也就越多。臣心一片磁針石，不指南方不肯休。忠心，也是很多現(xiàn)代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。為人謀而不忠乎?與朋友交而不信乎?傳不習(xí)乎?若人人皆每日反省自身，世間又會(huì)多出多少君子。人人好公，則天下太平；人人營(yíng)私，則天下大亂。給世界和身邊人，多一點(diǎn)寬容，多一份擔(dān)當(dāng)。為天地立心，為生民立命，為往圣繼絕學(xué)，為萬(wàn)世開(kāi)太平。立千古大志，乃是圣人也。丹青不知老將至，貧賤于我如浮云。淡看世間事，心情如浮云天行健，君子以自強(qiáng)不息。地勢(shì)坤，君子以厚德載物。君子，生在世間，當(dāng)靠自己拼搏奮斗。博學(xué)之，審問(wèn)之，慎思之，明辨之，篤行之。進(jìn)學(xué)之道，一步步逼近真相，逼近更高。百學(xué)須先立志。天下大事，不立志，難成！海納百川，有容乃大；壁立千仞，無(wú)欲則剛做人，心胸要寬廣。其身正，不令而行；其身不正，雖令不從。身心端正，方可知行合一。子曰:“知者不惑，仁者不憂，勇者不懼?！闭嬲M(jìn)者，不會(huì)把時(shí)間耗費(fèi)在負(fù)性情緒上。好學(xué)近乎知，力行近乎仁，知恥近乎勇。力行善事，有羞恥之心，方可成君子。操千曲爾后曉聲，觀千劍爾后識(shí)器做學(xué)問(wèn)和學(xué)技術(shù)，都需要無(wú)數(shù)次的練習(xí)。第一個(gè)青春是上帝給的；第二個(gè)的青春是靠自己努力當(dāng)眼淚流盡的時(shí)候，留下的應(yīng)該是堅(jiān)強(qiáng)。人總是珍惜未得到的，而遺忘了所擁有的。誰(shuí)傷害過(guò)你，誰(shuí)擊潰過(guò)你，都不重要。重要的是誰(shuí)讓你重現(xiàn)笑容。幸運(yùn)并非沒(méi)有恐懼和煩惱；厄運(yùn)并非沒(méi)有安慰與希望。你不要一直不滿人家，你應(yīng)該一直檢討自己才對(duì)。不滿人家，是苦了你自己。最深的孤獨(dú)不是長(zhǎng)久的一個(gè)人，而是心里沒(méi)有了任何期望。要銘記在心；每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一個(gè)過(guò)往，沉溺在幸福中的人；一直不知道幸福卻很短暫。一個(gè)人的價(jià)值，應(yīng)該看他貢獻(xiàn)什么，而不應(yīng)當(dāng)看他取得什么。做個(gè)明媚的女子。不傾國(guó)，不傾城，只傾其所有過(guò)的生活。生活就是生下來(lái)，活下去。人生最美的是過(guò)程，最難的是相知，最苦的是等待，最幸福的是真愛(ài)，最后悔的是錯(cuò)過(guò)。兩個(gè)人在一起能過(guò)就好好過(guò)！不能過(guò)就麻利點(diǎn)分開(kāi)。當(dāng)一個(gè)人真正覺(jué)悟的一刻，他放下追尋外在世界的財(cái)富，而開(kāi)始追尋他內(nèi)心世界的真正財(cái)富。人若軟弱就是自己最大的敵人。日出東海落西山，愁也一天，喜也一天。遇事不轉(zhuǎn)牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。烏云總會(huì)被驅(qū)散的，即使它籠罩了整個(gè)地球。心態(tài)便是黑暗中的那一盞明燈，可以照亮整個(gè)世界。生活不是單行線，一條路走不通，你可以轉(zhuǎn)彎。給我一場(chǎng)車禍。要么失憶。要么死。有些人說(shuō)：我愛(ài)你、又不是說(shuō)我只愛(ài)你一個(gè)。生命太過(guò)短暫，今天放棄了明天不一定能得到。刪掉了關(guān)于你的一切，唯獨(dú)刪不掉關(guān)于你的回憶。任何事都是有可能的。所以別放棄，相信自己，你可以做到的。、相信自己，堅(jiān)信自己的目標(biāo)，去承受常人承受不了的磨難與挫折，不斷去努力、去奮斗，成功最終就會(huì)是你的！既然愛(ài)，為什么不說(shuō)出口，有些東西失去了，就在也回不來(lái)了！對(duì)于人來(lái)說(shuō)，問(wèn)心無(wú)愧是最舒服的枕頭。嫉妒他人，表明他人的成功，被人嫉妒，表明自己成功。在人之上，要把人當(dāng)人；在人之下，要把自己當(dāng)人。人不怕卑微，就怕失去希望，期待明天，期待陽(yáng)光，人就會(huì)從卑微中站起來(lái)，帶著封存夢(mèng)想去擁抱藍(lán)天。成功需要成本，時(shí)間也是一種成本，對(duì)時(shí)間的珍惜就是對(duì)成本的節(jié)約。人只要不失去方向，就不會(huì)失去自己。過(guò)去的習(xí)慣，決定今天的你，所以，過(guò)去的懶惰，決定你今天的一敗涂地。讓我記起容易，但讓我忘記我怕我是做不到。不要跟一個(gè)人和他議論同一個(gè)圈子里的人，不管你認(rèn)為他有多可靠。想象困難做出的反應(yīng)，不是逃避或繞開(kāi)它們，而是面對(duì)它們，同它們打交道，以一種進(jìn)取的和明智的方式同它們奮斗。他不愛(ài)你，你為他擋一百顆子彈也沒(méi)用。坐在電腦前，不知道做什么，卻又不想關(guān)掉它。做不了決定的時(shí)候，讓時(shí)間幫你決定。如果還是無(wú)法決定，做了再說(shuō)。寧愿犯錯(cuò)，不留遺憾。發(fā)現(xiàn)者，尤其是一個(gè)初出茅廬的年輕發(fā)現(xiàn)者，需要勇氣才能無(wú)視他人的冷漠和懷疑，才能堅(jiān)持自己發(fā)現(xiàn)的意志，并把研究繼續(xù)下去。我的本質(zhì)不是我的意志的結(jié)果，相反，我的意志是我的本質(zhì)的結(jié)果，因?yàn)槲蚁扔写嬖?，后有意志，存在可以沒(méi)有意志，但是沒(méi)有存在就沒(méi)有意志。公共的利益，人類的福利，可以使可憎的工作變?yōu)榭少F，只有開(kāi)明人士才能知道克服困難所需要的熱忱。立志用功如種樹(shù)然，方其根芽，猶未有干；及其有干，尚未有枝；枝而后葉，葉而后花。意志的出現(xiàn)不是對(duì)愿望的否定，而是把愿望合并和提升到一個(gè)更高的意識(shí)無(wú)論是美女的歌聲，還是鬢狗的狂吠，無(wú)論是鱷魚(yú)的眼淚，還是惡狼的嚎叫，都不會(huì)使我動(dòng)搖。即使遇到了不幸的災(zāi)難，已經(jīng)開(kāi)始了的事情決不放棄。最可怕的敵人，就是沒(méi)有堅(jiān)強(qiáng)的信念。既然我已經(jīng)踏上這條道路，那么，任何東西都