《2020學(xué)年高中物理 第三章 原子核 第5、6節(jié) 核裂變 核聚變教案 教科版選修3-5》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020學(xué)年高中物理 第三章 原子核 第5、6節(jié) 核裂變 核聚變教案 教科版選修3-5（8頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、五、六 核裂變 核聚變 教學(xué)目標(biāo) 1．知道核裂變、核聚變現(xiàn)象，理解核裂變、核聚變放出巨大能量的原理 2．能根據(jù)ΔE=Δmc2核裂變、核聚變情況下放出的能量 3．知道什么叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件；了解核電站工作原理 4．了解可控核聚變反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)、困難。 重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：（1）核裂變、核聚變現(xiàn)象；（2）能根據(jù)ΔE=Δmc2核裂變、核聚變情況下放出的能量 難點(diǎn)：核裂變、核聚變放出巨大能量的原理、核電站工作原理 設(shè)計(jì)思想 核裂變、核聚變對(duì)學(xué)生而既熟悉又陌生，平時(shí)都聽說過原子彈、核電站，特別是當(dāng)今的世界因“核”而引發(fā)的各國之間口水戰(zhàn)，學(xué)生或多或少都了解一些，這部分內(nèi)容學(xué)生一定很

2、感興趣，所以，講授時(shí)我們可以以問題的形式讓學(xué)生觀看PPT，自已去看書、思考，整理相關(guān)的知識(shí)，掌握要掌握的內(nèi)容。 教學(xué)資源 多媒體課件 教學(xué)設(shè)計(jì) 【課堂引入】 問題：在上一節(jié)中，我們學(xué)習(xí)了原子核的比結(jié)合能曲線，知道中等核的比結(jié)合能最大，那么一個(gè)重核分裂成兩個(gè)中等原子核或兩個(gè)較輕原子核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大原子核時(shí)要釋放能量還是要吸收能量呢？ 【課堂學(xué)習(xí)】 一、核裂變 ●核裂變：重核分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核并釋放出核能的反應(yīng)，稱為核裂變。 ★鈾核的裂變：用中子（10n）轟擊鈾核，鈾核發(fā)生裂變，分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，從而釋放出巨大能量。核裂變的方程： 問題1：寫重核裂變方程

3、應(yīng)注意什么？ （1）滿足“質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)”守恒； （2）只能用“ ”，不能用“=”； （3）兩邊的中子不能約去 學(xué)習(xí)活動(dòng)一：在核裂變U＋n →Ba＋Kr＋310n反應(yīng)中，質(zhì)量虧損Δm=0.2153u，則 （1）一個(gè)鈾核裂變釋放多少能量E？平均每個(gè)核子釋放的能量E0是多少 解：E=Δm×931.5Mev=200.55Mev E0=E/235=0.853Mev （2）1g這樣的鈾（原子核質(zhì)量m=235.0439u）發(fā)生裂變放出多少能量E？這些能量相當(dāng)于燃燒多少煤所釋放的化學(xué)能（無煙煤的燃燒3.35×107J/kg）？ 解：E=1×6.02×1023×200.55

4、×1.6×10-13/235=8.22×1012J m=8.22×1012/3.35×107=2.45×103kg 由此可見核能是十分巨大的 ●鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 學(xué)習(xí)活動(dòng)二：觀看PPT，掌握有關(guān)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的知識(shí) ★鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：核裂變釋放出能量的同時(shí)，平均每次可以放出2—3個(gè)中子，這些中子又轟擊其他核，使之發(fā)生裂變，這樣不斷繼續(xù)，使裂變反應(yīng)就會(huì)持續(xù)進(jìn)行，就形成了裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（原子彈就是利用重核的裂變） 問題2：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的維持需要什么條件？（鈾塊體積足夠大） ★臨界體積：通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積。 ●核電站[ 學(xué)習(xí)活動(dòng)三：觀看PPT及書上相關(guān)的內(nèi)容，總結(jié)

5、出相關(guān)的知識(shí)點(diǎn) ★核電站的核心部位——核反應(yīng)堆：在人為控制下安全進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 核燃料：用濃縮鈾制成的鈾棒 ★核反應(yīng)堆 慢化劑（石墨、重水和普通水）：使快中子 慢中子（熱中子） 鎘棒：吸收中子，控制反應(yīng)速度 混凝土防護(hù)層 學(xué)習(xí)活動(dòng)四：核能給我們帶來好處，同時(shí)也給我們帶來風(fēng)險(xiǎn)，你能舉例說明嗎？ 如：核廢料的處理、校電站的安全 二、核聚變 ●核聚變：把輕原子核聚合成較重原子核的反應(yīng)（氫彈主要利用的核聚變） 如：11H+10n 21H+Q 21H+21H 42H+Q 問題3：核聚變有何條件？（課本P56） （原子核帶正電，之間存在庫侖

6、斥力，故需要足夠高的溫度（足夠的動(dòng)能）使兩原子核達(dá)到核力的作用范圍，然后通過核力作用發(fā)生聚變，此后就不需要外界再提供能量，靠自身的能量就可以使反應(yīng)繼續(xù)） 問題4：核聚變?yōu)楹斡址Q“熱核反應(yīng)”？ 問題5：核聚變與核裂變相比有那些優(yōu)點(diǎn)？ （1）相同質(zhì)量的燃燒核聚變能釋放更多的能量 （2）核聚變沒有象核裂變產(chǎn)生放射性廢料 （3）核聚變的燃燒氘在地球上非常豐富 問題6：核聚變與核裂變相比有很多優(yōu)點(diǎn)，為什么現(xiàn)在仍利用核裂變發(fā)電？ （核聚變?cè)诩夹g(shù)難以控制） ●可控核聚變反應(yīng)研究進(jìn)展（課本P58） ★聚變反應(yīng)堆：可控?zé)岷朔磻?yīng)（托卡馬克受控?zé)岷朔磻?yīng)） ★聚變反應(yīng)具有普遍性，它在宇宙中時(shí)刻進(jìn)行

7、著，太陽內(nèi)部就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng) ★核聚變是一種安全、不產(chǎn)生放射性物質(zhì)、原料成本低的能源 學(xué)習(xí)活動(dòng)五：已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u，32He核的質(zhì)量為3.0150u.（1）寫出兩個(gè)氘核結(jié)合成32He的核反應(yīng)方程。（2）計(jì)算上述核反應(yīng)中釋放的核能.(已知1u相當(dāng)于931.5MeV能量) 解：（1）21H＋21H 32He＋10n （2）E=3.26Mev 【板書設(shè)計(jì)】 一、重核裂變 ●核裂變：重核分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核并釋放出核能的反應(yīng)（原子彈） ★鈾核的裂變： ●鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及條件 ●核電站[ ★核電站的核心部位——核反應(yīng)堆：在人

8、為控制下安全進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 核燃料：用濃縮鈾制成的鈾棒 ★核反應(yīng)堆 慢化劑（石墨、重水和普通水）：使快中子 慢中子（熱中子） 鎘棒：吸收中子，控制反應(yīng)速度 混凝土防護(hù)層 二、輕核聚變 ●核聚變：把輕原子核聚合成較重原子核的反應(yīng)（氫彈）——熱核反應(yīng) 11H+10n 21H+Q 21H+21H 42H+Q ●可控核聚變反應(yīng)研究進(jìn)展 ★聚變反應(yīng)堆：可控?zé)岷朔磻?yīng)（托卡馬克受控?zé)岷朔磻?yīng)） ★太陽內(nèi)部就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng) ★核聚變是一種安全、不產(chǎn)生放射性物質(zhì)、原料成本低的能源 【課堂反饋】 1.吸收一個(gè)慢中子后,分裂成和,同時(shí)還放出

9、( ) A．1個(gè)α粒子 B．1個(gè)氘核 C．2個(gè)中子 D．3個(gè)中子 2.設(shè)質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3,那么,當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合 成一個(gè)氘核時(shí),釋放的能量是( ) A．mc2. B．(m1+m2)c2 C．(m3-m2-m1)c2 D．(m1+m2-m3)c2 3．一核反應(yīng)方程為10n+11H→21H+2.22MeV,以下說法中不正確的是( ) A.10n和11H結(jié)合成21H要釋放2.22MeV核能. B.該逆過程的反應(yīng)式是:21H+γ→10n+11H. C.把21H分解成一個(gè)質(zhì)

10、子和一個(gè)中子至少要吸收2.22MeV的能量才行. D.10n和11H結(jié)合成21H要吸收2.22MeV核能. 4．下列核反應(yīng)方程式中,表示輕核聚變過程的是( ) A.3015P→3014Si+01e B.21H+31H→42He+10n C.146C→147N+0-1e D.23892U→23490Th+42He 5．對(duì)于下述四個(gè)核反應(yīng)方程說法中正確的有( ) ① ②能量 ③ ④ A．①是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程 B．②是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)方程 C．③是核

11、裂變方程,其中x=10 D．④是α衰變方程,其中Y是質(zhì)子 6．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應(yīng)，即在太陽內(nèi)部4個(gè)氫核（11H）轉(zhuǎn)化成一個(gè)氦核（42He）和兩個(gè)正電子（01e）并放出能量。已知質(zhì)子質(zhì)量mP = 1.0073u，α粒子的質(zhì)量mα = 4.0015u，電子的質(zhì)量me = 0.0005u． 1u的質(zhì)量相當(dāng)于931.MeV的能量．①寫出該熱核反應(yīng)方程？ ②一次這樣的熱核反應(yīng)過程中釋放出多少M(fèi)eV的能量?（結(jié)果保留四位有效數(shù)字） 答案：1．D 2．D 3．D 4．B 5．AC 6．①411H 42

12、He＋201e ②24.87Mev 【課后測(cè)評(píng)】 1.有三個(gè)核反應(yīng)方稗,分別是：411H→42He+201e, 22688Ra→22286Rn+42He, 23592U+10n→9034Se+13658Sr+1010n，它們的核反應(yīng)類型分別是( ) A．裂變、裂變、衰變 B．衰變、衰變、人工轉(zhuǎn)變 C．人工轉(zhuǎn)變、裂變、裂變 D．聚變、衰變、裂變 2.下列原子核反應(yīng)式中,x代表α粒子的反應(yīng)式是( ) A． B． C． D. 3．太陽輻射能量住要來自太陽內(nèi)部的( ) A．化

13、學(xué)反應(yīng) B．放射性衰變 C．裂變反應(yīng) D．熱核反應(yīng) 4．（2020廣東卷）下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有（ ） A．是核聚變反應(yīng) B．是β衰變 C．是核裂變反應(yīng) D．是α衰變 5．(2020全國新課標(biāo))（1）氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應(yīng)方程為：，式中x是某種粒子。已知：、、和粒子x的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是__________，該反應(yīng)釋放出的能量為_________ MeV（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

14、 6．在所有能源中，核能具有能量密度大、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量的核能。 （1）核反應(yīng)方程U＋n →Ba＋Kr＋aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，則α的值為多少，X表示哪一種核？ （2）上述反應(yīng)中，分別用mU、mBa、mKr表示U、Ba、Kr的質(zhì)量，用mn和mp表示 中子和質(zhì)子的質(zhì)量，則該反應(yīng)過程中釋放的核能為多少？ （3）有一座核能發(fā)電站，發(fā)電能力P＝1×106kW，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝40%，設(shè)反應(yīng) 堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是（1）中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過程中放出的核能E1＝2.78× 10-11J，鈾核的質(zhì)量mU＝3.9×10-25kg，求每年（365天）需要消耗的鈾的質(zhì)量。 答案：1．D 2．C 3．D 4．AC 5．中子（10n） 17.6Mev 6．（1）3 中子（10n） （2）1.1×103kg