2024-2025学年高中物理 第三章 原子核 5 核裂变说课稿1 教科版选修3-5

2024-2025学年高中物理第三章原子核5核裂变说课稿1教科版选修3-5学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：原子核

2.教学年级和班级：高中三年级

3.授课时间：2024年10月15日

4.教学时数：1课时核心素养目标1.发展科学思维，通过核裂变现象，培养学生模型建构和科学推理能力。

2.培养科学探究精神，引导学生通过实验探究核裂变的机制。

3.强化科学态度与责任，使学生理解核能利用的重要性及其潜在风险。教学难点与重点1.教学重点

-核裂变的概念和条件：重点讲解核裂变是指重核在中子轰击下分裂成两个较轻的核，并释放出能量的过程，以及触发核裂变所需的最小中子能量（临界能量）。

-核裂变反应方程：强调如何书写核裂变反应方程，包括质量数和电荷数守恒的原理。

-核裂变链式反应：解释链式反应的形成机制，包括中子再生率的概念。

2.教学难点

-核裂变机理的理解：学生可能难以理解重核分裂成两个较轻核的微观过程，需要通过模型和实验帮助学生建立直观认识。

-临界质量的概念：学生可能难以理解为什么只有达到一定质量的重核才能发生链式反应，需要通过物理量的关系和实验数据来解释。

-核裂变能量的计算：涉及质量亏损和能量转换的计算，学生可能对质能方程和能量单位转换感到困难，需要通过实例和练习来强化。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课的教科书《原子核》。

2.辅助材料：准备核裂变过程的相关图片、核反应方程图表和核能释放的动画视频。

3.实验器材：准备用于演示核裂变现象的模型或模拟实验装置。

4.教室布置：设置分组讨论区，确保实验操作台安全整洁，便于学生分组实验和讨论。教学过程【导入新课】

同学们，我们上一节课学习了原子核的基本知识，了解了原子核的组成和性质。今天，我们将继续探索原子核的奥秘，重点学习核裂变这一重要的物理现象。那么，什么是核裂变呢？核裂变有哪些特点？今天，我们就来揭开核裂变的神秘面纱。

【新课讲授】

一、核裂变的概念

同学们，核裂变是指重核在中子轰击下分裂成两个较轻的核，并释放出能量的过程。我们先来看一个例子：铀-235核在中子轰击下会发生裂变，产生两个较轻的核，同时释放出能量。这个过程可以用以下方程式表示：

$^{235}_{92}U+n\rightarrow^{141}_{56}Ba+^{92}_{36}Kr+3n+E$

二、核裂变的条件

要使重核发生裂变，需要满足一定的条件。首先，轰击中子的能量必须达到或超过重核的临界能量。其次，裂变过程中产生的中子必须被其他重核捕获，从而形成链式反应。下面，我们来具体分析一下这两个条件。

1.临界能量

临界能量是指使重核发生裂变所需的最小中子能量。不同重核的临界能量不同，一般来说，重核的临界能量越大，裂变的难度就越大。例如，铀-235的临界能量约为2.44MeV。

2.链式反应

链式反应是指一个裂变事件产生的中子再次引起其他重核裂变的过程。为了形成链式反应，裂变过程中产生的中子必须被其他重核捕获。下面，我们通过一个实验来观察链式反应的形成。

【实验演示】

1.准备实验器材：铀-235样品、中子源、计数器、反应容器等。

2.实验步骤：

a.将铀-235样品放入反应容器中。

b.用中子源轰击铀-235样品，观察计数器计数。

c.记录实验数据，分析链式反应的形成。

【小组讨论】

同学们，通过刚才的实验，我们观察到了链式反应的形成。那么，如何判断链式反应是否发生呢？请同学们以小组为单位，讨论以下问题：

1.链式反应发生时，计数器计数有何变化？

2.如何通过实验数据判断链式反应的形成？

【学生回答】

1.链式反应发生时，计数器计数会急剧增加，因为裂变过程中产生的中子被其他重核捕获，从而形成更多的裂变事件。

2.通过实验数据，我们可以观察计数器计数的变化，如果计数器计数急剧增加，则说明链式反应已经形成。

【总结】

三、核裂变的应用

核裂变技术在许多领域都有广泛的应用，主要包括以下三个方面：

1.核能发电

核能发电是利用核裂变释放的能量来产生电能的一种方式。核电站中的核反应堆就是通过控制核裂变链式反应来产生热能，进而驱动发电机发电。

2.核武器

核武器是利用核裂变或核聚变释放的巨大能量来产生爆炸的武器。其中，原子弹就是利用核裂变原理制成的。

3.同位素生产

核裂变技术还可以用于生产放射性同位素，这些同位素在医学、农业、工业等领域具有广泛的应用。

【课堂小结】

今天，我们学习了核裂变这一重要的物理现象，了解了核裂变的概念、条件和应用。希望同学们能够通过本节课的学习，对核裂变有更深入的认识。

【课后作业】

1.阅读教材中关于核裂变的内容，总结核裂变的特征和应用。

2.查找相关资料，了解核能发电、核武器和同位素生产等领域的应用案例。

【板书设计】

一、核裂变的概念

1.核裂变：重核在中子轰击下分裂成两个较轻的核，并释放出能量。

2.核裂变方程：$^{235}_{92}U+n\rightarrow^{141}_{56}Ba+^{92}_{36}Kr+3n+E$

二、核裂变的条件

1.临界能量：使重核发生裂变所需的最小中子能量。

2.链式反应：一个裂变事件产生的中子再次引起其他重核裂变的过程。

三、核裂变的应用

1.核能发电

2.核武器

3.同位素生产教学资源拓展1.拓展资源

-核裂变的物理原理：介绍核裂变的基本物理原理，包括重核的稳定性、中子的作用、裂变产物的特性等。

-核裂变的实验装置：探讨不同类型的核裂变实验装置，如临界装置、中子源、计数器等，以及它们在实验中的应用。

-核能利用的历史与发展：回顾核能利用的历史，从早期的核反应堆到现代的核电站，以及核能利用在能源结构调整中的地位。

-核能安全与环境保护：探讨核能利用过程中的安全问题，如放射性物质泄漏、核事故的预防与应对，以及核能对环境的影响及环境保护措施。

2.拓展建议

-学生可以通过阅读相关的科普书籍或科学杂志，了解核裂变的最新研究进展和核能技术的应用。

-组织学生观看核能利用相关的纪录片或教育视频，直观地理解核裂变的过程和核电站的工作原理。

-鼓励学生参与学校或社区的科学展览，通过互动展览了解核能的利用和核裂变的相关知识。

-引导学生进行小组讨论，探讨核能利用的利弊，以及如何在确保安全的前提下合理利用核能。

-建议学生进行模拟实验，如使用放射性同位素模拟核裂变过程，增强对核裂变现象的理解。

-推荐学生阅读关于核能政策的文章，了解国家在核能利用方面的法律法规和标准。

-鼓励学生参加科学竞赛或创新项目，将核裂变的知识应用于实际问题的解决中。

-组织学生参观核电站或核研究机构，实地了解核能利用的现场情况和科研工作。

-建议学生关注核能相关的学术会议或研讨会，了解核能领域的最新研究成果和发展趋势。教学反思与总结今天的课，我们学习了核裂变这一重要物理现象。在这节课的教学过程中，我有一些思考和总结，希望能与大家分享。

首先，我觉得在教学方法上，我尝试了一些新的教学手段。比如，我引入了实验演示来帮助学生直观地理解核裂变的过程。看到同学们通过实验观察到了链式反应的形成，我觉得这种方法很有效。学生们对核裂变的理解似乎更加深刻了。但是，我也发现，由于时间有限，实验演示的细节和过程可能没有完全展示，导致部分同学对实验的理解还不够透彻。今后，我会在实验设计上更加细致，确保每个步骤都清晰明了。

在教学策略上，我注重了学生的参与和互动。在讨论环节，我看到了同学们积极思考、热烈讨论的场景，这让我很欣慰。但是，我也注意到，在讨论过程中，有些同学的表达不够清晰，导致讨论的方向有所偏差。因此，我需要在今后的教学中，更加注重培养学生的表达能力，鼓励他们用自己的语言去描述和理解物理现象。

在课堂管理方面，我注意到了一些细节。比如，课堂纪律整体较好，但有个别同学在实验操作时注意力不够集中。这提醒我，在今后的教学中，我要更加关注学生的个体差异，对于注意力不集中的同学，要及时给予提醒和指导。

至于教学效果，我觉得总体上是不错的。同学们对核裂变的概念、条件和应用有了较为全面的认识。在知识方面，他们能够熟练书写核裂变反应方程，理解临界质量和链式反应的概念。在技能方面，他们通过实验操作和讨论，提高了观察、分析和解决问题的能力。在情感态度方面，他们对核能利用有了更加积极的认识，对科学探究有了更浓厚的兴趣。

当然，也存在一些不足。比如，个别同学对核裂变机理的理解还不够深入，实验操作中的细节处理不够到位。针对这些问题，