5.4核裂变与核聚变 教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

5.4核裂变与核聚变 教案 【教材分析】 (一)教材分析 前面已经学习了关于原子核方面的知识,已经有了一定的基础。本节内容由核裂变、核聚变以 及核能的利用三部分组成。利用核能除了裂变,还可以利用聚变与热核反应,认识核能的和平 利用能为人类造福。在核裂变的三分裂和四分裂以及原子弹和氢弹的研制方面,可以介绍我国 在这方面的成就,对学进行爱国主义教育。 【学情分析】 (一)学情分析 核裂变核聚变是核物理的基础,也是学生们比较感兴趣的原子弹、氢弹的入门知识。高中生对 这一块不是很熟悉,但对此内容却非常感兴趣,有比较浓烈的求知欲。对教师来说,如何将深 奥的核物理给高中生讲,并让能大致解答他们的疑惑,为后续大学的相关专业学习理下伏笔, 这是这节课的重点。基于此,本节课从核物理现象出发,逐一介绍相关概念,科学家的探究 目前人类的应用,以及目前人类遇到的问题。让同学们在学习知识点同时,增强自身的使命感 为以后的科研事业埋下种子。 【教学目标】 (一)教学目标 物理观念:知道核聚变与和裂变的不同,通过核反应方程能计算所释放的能量。 科学思维:能够分清楚裂变和聚变的含义,知道当前核聚变是不受控制的 科学探究:通过核裂变的示意图推理出三分裂和四分裂的概念,了解物理学常用的方法一一推 理法。 科学态度与责任:通过观看我国原子弹氢弹的爆炸视频,激发学生献身国防的爱国主义热情。 【教学重难点】 (一)教学重难点 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 【新课导入】 (一)新课导入 【导入新课】大家都知道在第二次世界大战即将结束的时候,美国于1945年8月6日、9日 先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹,刹那间,这两座曾经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家建成了许多核电站,我国也相继建成了浙江秦山核 电站和广东大亚湾核电站等。我想,现在大家一定想知道原子弹爆炸及核发电的原理,那么, 我们这节课就来学习裂变,通过学习,大家就会对上述问题有初步的了解 【新课讲解】 (一)核裂变的发现 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 235 o2U+on→56Ba十36Kr+3on 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。 (一)反应堆与核电站 核电站 【教师提问】核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用? 让学生阅读课本核电站部分内容,分小组讨论。 【学生讨论】(1)铀棒由浓缩铀制成,作为核燃料 (2)控制棒由辐做成,用来控制反应速度。 (3)减速剂由石墨、重水或普通水(有时叫轻水)做成,用来跟快中子碰撞,使快中子能量 减少,变成慢中子,以便让U235俘获。 (4)冷却剂由水或液态的金属纳等流体做成,在反应堆内外循环流动,把反应堆内的热量传 输出,确保反应堆的安全 (5)水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线,防止核辐射。 【教师提问】核能发电的优点、缺点? 【学生总结】(1)优点:①污染小;②可采储量大;③比较经济。 (2)缺点:①一旦核泄漏会造成严重的核污染;②核废料处理困难。 (一)核聚变 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+1H→2He+on+17.6MeV。 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:Am-pt/c2-4.22x10kg (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。 【板书】 (一)板书 5.4核裂变与核聚变 核裂变的发现 1. 裂变;重核分裂成质量较小的核,释放核能的反应的过程 2. 链式反应:由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程 3. 链式反应的条件:铀的纯度和铀块大小 二、反应堆与核电站 三、核聚变 1.核聚变:两个轻核结合成一个质量较大的核 2.核聚变的条件:加热到几百万卡尔文(热核反应) 3.核聚变的例子:太阳、氢弹 【课后反思】 (一)课后反思 引导学生对本节多学知识进行自主交流探究,根据学生表述,查漏补缺,并有针对性地