选择性必修 第三册第五章 原子核4 核裂变与核聚变教案

题课

选择性必修三第五章第4节：核裂变与核聚变

课型

新

课时

共2课时

教

学

目

标

1. 了解核裂变反应及链式反应的条件。

2.知道反应堆的工作原理及其类型，知道核电站的工作流程。

3.了解核聚变反应及条件，关注受控核聚变反应研究的进展。

4.了解两类核能应用的利弊，关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。

学习重点

核裂变反应及链式反应的条件、核聚变反应及条件

学习难点

受控核聚变反应

教     学     过       程

教学环节（含备注）

教        学        内        容

引入新课

讲授新课

（边讲授边讨论学案预习题）

一.引入新课

核电站和原子弹是怎样转化和利用核能的？氢弹与原子弹有什么异同？

二.进行新课

（一）核能释放原理：

只有重核裂变和轻核聚变时，因质量亏损能放出大量的能量。

（二）核裂变的发现

1．核裂变：重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的较轻原子核，并放出核能的过程。

2．铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多样的，其中一种典型的反应是U＋n→Ba＋Kr＋3n。

3．链式反应：由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应。

4．链式反应的条件：发生核裂变物质的体积大于或等于临界体积或核裂变物质的质量大于或等于临界质量。

（三）反应堆与核电站

1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是核反应堆，它主要由以下几部分组成：

(1)核燃料：铀棒；

(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生核裂变，采用石墨、重水或普通水(也叫轻水)作慢化剂；

(3)控制棒：利用镉吸收中子能力很强的特性，采用插入镉棒的方法控制链式反应的速度；

(4)热交换器：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去。（展示教材122页图片）

2．核辐射的屏蔽：在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层；核废料需装入特制的容器，深埋地下。

例题1：（教材125页练习5）

在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的质量是中子的12 倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。

（1）设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少？

（2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6 E0 ？

答案：（1）48E0/169

(2)42次

要点：动量守恒在微观领域的应用。

（四）核聚变

1．定义：两个轻核结合成质量较大的核的核反应。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。

2．核聚变举例：H＋H→He＋n＋17.6 MeV。

3．实例分析

(1)宇宙天体：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。

例题2（教材125页练习7）

答案：Δm=pt/c2=4.22×109kg

(2)核武器：氢弹，由化学炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。（展示教材124页图片）

4．核聚变与核裂变相比有很多优点

(1)轻核聚变产能效率高；

(2)地球上核聚变燃料的储量丰富；

(3)轻核聚变更为安全、清洁。

5．实现可控核聚变的方案：磁约束和惯性约束。（展示教材124页图片）

三.课堂练习：教材125练习1、2、3、4、6

四.课堂总结：（见板书设计）

五.学习效果检测（见学案“闯关检测题”共 2份）

板书设计

核裂变与核聚变

1．核裂变：重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的较轻原子核，并放出核能的过程。U＋n→Ba＋Kr＋3n。

链式反应的条件：发生核裂变物质的体积大于或等于临界体积或核裂变物质的质量大于或等于临界质量。

2.核聚变：两个轻核结合成质量较大的核的核反应。

轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。

H＋H→He＋n＋17.6 MeV

3.实现可控核聚变的方案：磁约束和惯性约束。

课后反思