6.2 核裂变和裂变反应堆 学习任务单-2024-2025学年高二下学期物理人教版选修2-3

《核裂变和裂变反应堆》学习任务单 班级： 姓名： 小组： 层次代号： 教师评价： 【课程标准与考试要求】 在高中物理选修2-3的第六章中，核能与反应堆技术是一个重要的学习内容。其中，核裂变和裂变反应堆是理解核能利用的关键部分。通过学习这部分内容，学生应了解核裂变的基本原理，掌握裂变反应堆的工作原理和主要组成部分，理解核能在能源领域的应用和潜在风险。同时，培养学生的科学思维和解决实际问题的能力。 【学习目标】 1、 知识与技能：理解核裂变的概念和反应过程，知道常见的裂变材料；了解裂变反应堆的结构和工作原理，能够解释链式反应的控制方法。 2、 过程与方法：通过对核裂变过程的分析，培养学生的逻辑思维能力；通过对裂变反应堆工作原理的探讨，提高学生的综合分析能力。 3、 情感、态度与价值观：认识核能的重要性和应用前景，同时了解核能利用中的安全问题，培养学生的科学态度和社会责任感。 【学习重点】：理解核裂变的原理和裂变反应堆的工作原理 【学习难点】：解释链式反应的控制方法，理解核能利用中的安全问题 【知识链接】： 一、核裂变的发现 1938年，德国科学家奥托·哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀原子核的实验中，发现了核裂变现象。他们发现，铀原子核在受到中子轰击后，会分裂成两个或多个质量较小的原子核，并释放出大量的能量和中子。这个发现为人类利用核能提供了可能。 二、核能的利用 核能的利用主要有两种方式：核裂变和核聚变。目前，核电站主要采用核裂变的方式来发电。核裂变反应产生的能量可以用来加热水，产生蒸汽，驱动涡轮机转动，从而带动发电机发电。 【自主学习案】 1、 阅读教材内容，了解核裂变的定义和反应式。思考一下，为什么核裂变能够释放出大量的能量？ 2、 查阅资料，了解常见的裂变材料有哪些？它们的特点是什么？ 3、 观看有关核裂变和裂变反应堆的视频，加深对这部分知识的理解。在观看视频的过程中，注意观察裂变反应堆的结构和工作过程，记录下自己的疑问和想法。 【自学反思】 我的收货： 通过阅读教材和观看视频，我对核裂变的概念和反应过程有了初步的了解，知道了常见的裂变材料以及核能的利用方式。 我的疑问： 核裂变过程中释放的能量是如何转化为电能的？裂变反应堆的安全性如何保障？ 附【自主学习检测】 学习结束后，通过平板完成本课的“自主学习检测”。 【互动探究案】 4、 以小组为单位，讨论核裂变的反应过程。每个小组选择一名代表，向全班同学讲解核裂变的反应过程，其他小组可以进行提问和补充。 5、 参观学校附近的核电站（如果条件允许），或者通过网络虚拟参观核电站。在参观过程中，了解裂变反应堆的结构和工作原理，观察反应堆的控制装置和安全设施。参观结束后，每个小组撰写一份参观报告，包括反应堆的结构、工作原理、控制方法和安全措施等方面的内容。 6、 组织一场辩论会，主题为“核能的利与弊”。正方观点为“核能是一种清洁、高效的能源，应该大力发展”，反方观点为“核能存在安全隐患，应该谨慎发展”。学生分成正反两方，进行辩论。在辩论过程中，学生要充分运用所学的知识，阐述自己的观点，并对对方的观点进行反驳。辩论结束后，教师进行总结和评价，引导学生全面、客观地认识核能的利与弊。 【小结】 通过以上的学习和探究，我们对核裂变和裂变反应堆有了更深入的了解。核裂变是一种能够释放出大量能量的核反应，裂变反应堆是利用核裂变来发电的装置。在利用核能的过程中，我们既要充分发挥其优势，为人类提供清洁、高效的能源，又要高度重视安全问题，采取有效的措施来保障反应堆的安全运行。 【巩固训练案】 7、 下列关于核裂变的说法中，正确的是（ ） A. 核裂变是一种化学反应 B. 核裂变过程中质量会增加 C. 核裂变过程中会释放出大量的能量 D. 核裂变只能用铀作为裂变材料 8、 裂变反应堆中的控制棒是用来（ ） A. 增加中子的数量 B. 减少中子的数量 C. 加快反应速度 D. 减慢反应速度 9、 核能的利用存在一定的风险，下列关于核能安全的说法中，错误的是（ ） A. 核电站有严格的安全措施，不会发生核泄漏事故 B. 核能利用过程中产生的放射性废物需要妥善处理 C. 加强对核电站的监管可以提高核能利用的安全性 D. 公众应该对核能的安全性有正确的认识 【学习反思】 我的收货： 通过互动探究和巩固训练，我对核裂变和裂变反应堆的知识有了更深入的理解，掌握了核裂变的反应过程、裂变反应堆的工作原理和控制方法，同时也对核能的利与弊有了更全面的认识。 我的疑问： 在实际的核能利用中，如何更好地解决放射性废物的处理问题？怎样进一步提高裂变反应堆的安全性和效率？ 7、 C 核裂变是一种原子核的变化，不是化学反应，过程中质量会有一定的亏损，会释放出大量的能量，常见的裂变材料有铀、钚等，不只是铀。 8、 B 裂变反应堆中的控制棒是用来吸收中子，减少中子的数量，从而控制链式反应的速度。 9、 A 核电站虽然有严格的安全措施，但也不能完全排除发生核泄漏事故的可能性。 下面我给大家讲一个小故事，来帮助大家更好地理解核裂变和裂变反应堆。 有一天，小明去参观了一个科技馆。在科技馆里，他看到了一个关于核裂变和裂变反应堆的展示。展示中，有一个模型展示了核裂变的过程。小明看到，一个铀原子核在受到一个中子的轰击后，分裂成了两个较小的原子核，并释放出了大量的能量和几个新的中子。这些新的中子又可以继续轰击其他的铀原子核，引发更多的核裂变反应，这就是链式反应。 接着，小明看到了一个裂变反应堆的模型。模型中，有一个反应堆容器，里面装着核燃料（通常是铀或钚）。在反应堆容器中，中子与核燃料发生核裂变反应，释放出大量的热能。这些热能被用来加热水，产生蒸汽。蒸汽推动涡轮机转动，涡轮机再带动发电机发电。 为了控制链式反应的速度，避免反应过于剧烈，反应堆中设置了控制棒。控制棒可以吸收中子，当控制棒插入反应堆中时，中子的数量减少，反应速度就会减慢；当控制棒抽出时，中子的数量增加，反应速度就会加快。 小明还了解到，核能的利用虽然有很多优点，比如能量密度高、清洁无污染等，但也存在一些问题，比如放射性废物的处理和核能利用的安全问题。为了确保核能的安全利用，科学家们采取了一系列的措施，比如加强核电站的设计和建设、严格的安全管理和监测等。 通过这个小故事，希望大家能够对核裂变和裂变反应堆有一个更直观的理解。在学习的过程中，大家可以结合这个小故事，更好地掌握相关的知识。 学科网（北京）股份有限公司 $$