高中物理 5.4 核裂变与核聚变教案 新人教版选择性必修第三册版高二第三册物理教案

核裂变与聚变【教学目标】一、知识与技能1知核裂变的概念知重核裂变中能释放出巨大的能量。2．知道什么是链式反应3．了解核聚变的特点及条件。4．了解可控热核反应及研究和发展。二、过程与方法1．过核平质与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用教学像处理物理问题的能力。2．过学自阅课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题能力。三、情感、态度与价值观1．发生爱学探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的学素养过核能的利用思科学与社会的关系。2．过学让生识到和平利用核能及开发新能源的重要性。3．立界物的物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。【教学重点】1．重核裂变的核反应方式的书写。2．核聚变的特点和条件【教学难点】核聚变的特点和条件。【教学过程】一、复习提问、新课导入教师大都道第次世界大战即将结束的时候美国于1945年8月6日日后在日本的广岛长上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾十分美丽的城市变成一片废墟。大家还知道目前世界上有少数国建成了许多核电站国相建成了浙江秦山核电站和广东大湾核电站等我现大一定想知道原子弹爆炸及核发电的理，那么，我们这节课就来学习裂变，

通过学习，大家就会对上问题有初步的了解。播放视频示子弹爆的过程及原子弹爆炸后形成的惨景的片段。学生观原弹炸过程并成裂变能放出巨大能量的初步认识。点评激起生动求知识的欲望从为下一步进行教学活动奠定一个良好的基。二、新课教学（一）核裂变的发现1934年约奥居夫妇发现?子轰击铝片首次制造出人工放射性同位素。费米知后，想到用中子作为入射粒子比??粒子有效得多。费米与其合作者使用中子照周期表的顺序依次轰击各种元素，辐照了有种素其中47种产新的放射性产物。费米用中子轰击当时最重元素238U，得到一种半衰期为13分钟的一种放射性产物过析发现不属于从铅到铀之间的重元素1934年5月费米以原子序数高于92的元素可能生成》为题，报道可能产生超铀元（费米的解释是错误的，实际上是核裂变现象“13分的放射性与多重元素等同的否定证据，提示了这样的可能性：元素的原子数也许大于92。果它是号素它应在化学上与锰及铼类德国女化学家诺达（F.Noddack对费米的发现在1934年9月表《论第93号元为米等人采用“排除其他可能性的方法”来证明第93号元素的存在“决非成功的设一“全新的核反应”图像：“可以想象，当重核被中轰击时，该核可能分裂成几大块，这些裂片无疑将是已知元的同位素不被辐照元素的近邻然而，诺达克的论文没有到重视。费米认为石或水中质子与中子的质量相近放射源发射的中子与质子碰撞后，速大大减慢。中子速度低，被原子核俘获的机会增大，核反应概率大，发射性的生成大大增加。慢中子作用的发现大增强了中子轰击的效果对重核裂变的发现提供了重要前提。

1．核裂变提问：核裂变的特点是什？让学生阅读课本核裂变部内容分组讨论每小组由一位同学陈述小组讨论的结。学生回答：重核分裂成质较小的核的反应，称为裂变。教师总结：重核分裂成质较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。提问：是不是所有的核裂都能放出核能？让学生阅读有关核子平均量有补充材料分组论每一小组由一位同学陈述小组论的结果。学生回答：只有核子平均量减小的核反应才能放出核能。点评：有利于培养学生合式学习的能力。知识总结：不是所有的核应都能放出核能，有的核反应，反应后生成物的质量比反应的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸收量的能量有核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。点评：个人及小组的竞争活跃课堂气氛，激活学生思维，增加学习的趣味性。2．铀核的裂变铀核的裂变的一种典型反。提问铀的变产是多样的最典型的一种核反应方程式是什么样的？让学生阅读课本核裂变部内容，分小组讨论。每一小组由一位同学陈述组讨论的结果。学生回答：。裂变中释放出巨大的能量上述裂变中裂后总量于裂变前的总质量，质量损：。释放出的能量为：。1kg铀235全裂时出的能量就相当于2800t标煤全燃烧时释放的化学能！3．链式反应提问：链式反应是怎样进的？学生回答种重核裂产生的中子使裂变反应一代接一代

继续下去的过程，叫做核变的链式反应。点评：学生用自己的语言述，基本正确即可。（1）界积（临界质提问：什么是临界体积（界质量）？学生回答常裂变物能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质叫做临界质量。裂变质量亏损：。知识总结重裂变产的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程做核裂的链式反应裂物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界积铀裂变的产物不同释放的能量也不同。（2）发生链式反应的条：铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积4．教师简单介绍原子弹原子弹是利用重核裂变的式反应制成的极时间内能够释放大量核能，发生猛烈炸。试验中产生了上千万度的温和数百亿个大气压，致使一座30米的铁塔被熔化为体，并在地面上形成一个巨大的弹坑。在半径为400米范围内沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为米范内，所有的动物全部死亡。“原子弹之父奥海在核爆观测站里感到十分震惊他起了印度一首古诗天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉。我死神，我是世界的毁灭者美国原子弹突袭广岛和长造成了巨大的毁伤长投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇云团炸产生的气流尘直冲云天，高达12英多市80%的建筑化为灰烬人丧生人受伤，伤亡总人数占全总人口的53%，崎市的筑物被摧毁，伤亡人占全市37%。展示中国第一颗原子弹爆蘑菇云发展图。5．核袭击的防护（1）爆瞬时效应防①利用工事进行掩蔽。②在开阔地面上的人员核爆闪光时即背向爆心卧倒，可减轻伤害。

（2）射沾染防护①避开在沾染区或高照射率的地区行动。②及时穿戴个人防护器材防止人体受沾染。③人员通过沾染区时尽量坐车辆沾区作业时要尽量缩短时间。④进入沾染区执行任务的员可用抗辐射药减少放射性物质在人体内的存留。（二）反应堆与核电站提问：核反应堆各组成部在核反应中起什么作用？让学生阅读课本核电站部内容分组讨论每小组由一位同学陈述小组讨论的结。学生回答：铀棒由浓缩铀成，作为核燃料。学生回答：控制棒由镉做，用来控制反应速度。学生回答减剂石重或普通有时叫轻水做成，用来跟快中子碰撞使中子能量减少变慢中子以便让U235俘获。学生回答冷剂水液态的金属钠等流体做成在应内外循环流动，把反应堆的热量传输出，确保反应堆的安全。学生回答水防层来屏蔽裂变产物放出的各种射线防止核辐射。教师（提问能电优点、缺点？学生回答：1．优点：①污染小；②采储量大；③比较经济。2．点①旦泄会造成严重的核污染；②核废料处理困难。点评：学生用自己的语言述，基本正确即可。教师（补充解用变反应堆的类型：秦山二期、大亚湾二期是水堆，秦山三期是沸水堆。（三）核聚变提问：请同学们阅读课本回答什么叫核聚变？1．两个轻核结合成质量大的核，这样的反应叫做聚变。提问什轻核的聚变应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？学生分析为轻的原核比较重的原子核核子的平均质量

更大聚成质量较大原子核能产生更多的质量亏损所平每个核子释放的能量就更。根据所给数据，计算上面反应放出的能量：氘核的质量：m=2.014102uD氚核的质量：m=3.016050uT氦核的质量：m=4.002603uα中子的质量：m=1.008665un归纳补充：（1）核变反应：（2）放量：ΔE＝Δmc2＝17.6MeV，平均每个核子释放能量3MeV以上，约为裂反应释放能量的3～4倍。核聚变是不是很容易发生？核聚变可没那么简单！提问：核聚变发生的条件什么？学生阅读教材，分析思考归纳总结并分组讨论。得出结论。2．变件参反的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即-15m！要使原子核接近到这种程须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑力。3．实现的方法：（1）加器加速原子。人工核反应：利用加速器氘加速到所需的能量（约72KeV)，轰击含氚的靶。这种方法起聚变的几率极低（约百万分之一（2）原核加热到很的温度。将一团氘和氚核约束起来保持一定的密度将加到亿度的超高温，使其在极时间内一起发生聚变。4．聚变反应的特点：聚变反应一旦发生就再需要外界给它能量靠身生热就可以维持反应持续进下去。核聚变又叫热核反应。5．实例：（1）阳部和许多恒内部温度高达107K以，反就是热核反应的实例。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026J，地球只接受了其中的二

十亿分之一。太阳在“核烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰转为能量的物质是400万以个速度，太阳至今已经将约100个地球质量的物质转化成了能量。科学家估计，太阳的种“核燃烧”还能维持50亿60亿。当然，与人类历史相比，个时间很长很长！（2）核武器——氢弹！短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。上世纪五十年代，人们利核聚变反应制成了用于战争的氢弹氢弹是利用热核反应造的一种在规模杀伤武器在其中进行的是不可控热核反应，它威力是原子弹的十几倍。提问：氢弹爆炸原理是什？学生阅读教材：课本氢弹理图，它需要用原子炸药来引爆，以获得热核反应所需要的温这些原子炸药又要用普通炸药来点燃。6．聚变与裂变相比的优提问：目前，人们还不能制核聚变的速度，但科学家们正在努力研究和尝试可控热核应以核聚变造福于人类我在方面的研究和实验也处于界领先水平。请同学们自学教材，了解变与裂变相比有哪些优点？优点之一：轻核聚变产能率高。点拔：氢聚变平均每个核放出的能量约为3.3MeV，而铀核裂变时平均每个核子释放能量约为1MeV。优点之二：地球上聚变燃的储量丰富。点拨每水就有氘球上有138.6亿方的水，大约有40万亿氘氚可以利用锂来制取，地球上锂储量有2000亿。优点之三：是轻核聚变反更为安全、清洁。点拨：实现核聚变需要高，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了另氘氚聚变反应中产生的氦是没有放射性的放性废物主要泄漏的氚以及聚变时高速中子质与他物质反应而生成的放射物质，比裂变所生成的废物的数量少，容易处理。7．目前还不能控制热核应的主要问题：（1）核应的点火温很高；

（2）何束聚变所需燃料；（3）反应装置中的气体度要很低，相当于常温常压下气体密度的几万分之一。8．实现核聚变的两种控方案：（1）约：利用磁场约束参加反应的物质。视频学习通了我在可控热核反应方面的成就激发学生的爱国热情和献身科学能力。（2惯约束利强光的惯性压力约束参加反应的物质。【练习巩固】1．关于重核的裂变，以说法中正确的是（）A．铀235被中子轰击后会分裂成两块质量差不多的碎块，同时放出几个中子B．铀235被中子轰击二者都会发生分裂C．要使铀块发生链式反，其体积必须足够大D．铀235分裂成两个中质量的核，比结合能减小，放出核能答案：2．现已建成的核电站发的能量来自于（）A．天然放射性元素衰变出的能量B．人工放射性同位素放的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量答案：3．关于核聚变，以下说正确的是（）A．与裂变相比轻核聚变射极少，更为安全、清洁B．世界上已经有利用核变能来发电的核电站C．要使轻核发生聚变，须使它们的距离达到m以内，核力才能起作用D．核聚变比核裂变更易制答案：4．关于轻核聚变释放核，下列说法正确的是（）A．一次聚变反应一定比次裂变反应释放的能量多B．聚变反应比裂变反应个核子释放的平均能量一定大C．聚变反应中粒子的比合能变小

D．聚变反应中由于形成量较大的核，故反应后质量变大答案：5．国新代聚装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了EAST”装置具良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000s，温度超过1亿氏度，这标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平肥成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实运行的地方。核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富氘的质量为m的量m12的质量为m，质子的质量m，下列说法中正确的是（）34A．两个氘核聚变成一个所生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个