5.4核裂变与核聚变 教学设计-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理教学设计聚焦核裂变与核聚变核心知识，通过播放核电站或原子弹爆炸视频创设情境，结合上节课比结合能曲线引导学生理解核能来源，搭建前后知识联系的学习支架。 其亮点在于以情境激发兴趣，通过对比原子弹（不可控）与核电站（控制棒控中子）的链式反应培养科学思维，结合我国“东方超环”等成就渗透科学态度与责任，分层作业兼顾基础与拓展。助力学生构建物理观念，提升教师教学实效。

课题名称： 选择性必修三 第五章 原子核 §5.4 核裂变与核聚变 授课对象： 高中二年级学生 【教学目标】 1.物理观念：理解核裂变、链式反应、核聚变的概念。知道两种核能释放方式的基本原理和典型反应。 2.科学思维：能解释原子弹和核电站中链式反应控制的区别；能分析可控核聚变的难点。 3.科学探究：了解核裂变与核聚变的发现历史，理解科学理论与技术发明的互动关系。 4.科学态度与责任：关注核能开发与利用的社会议题，了解我国在此领域的成就，增强国家安全和环保意识。 【重难点分析】 重点：核裂变和核聚变的概念及其释放能量的原理。 内容：理解重核裂变（链式反应）和轻核聚变（热核反应）的过程，并对比其优劣。 难点：链式反应的控制与可控核聚变的难点。 内容：理解原子弹（不可控）和核电站（可控）中链式反应的区别；理解实现可控聚变（高温、约束）的技术挑战。 【教学过程】 教学环节 教师活动 学生活动 活动目的 (对应核心素养) 用时 1. 基于情境，提出问题 1.播放一段核电站或原子弹爆炸的视频/图片，提问：什么是核裂变？它如何获得巨大的能量？ 2.承转：上一节课的比结合能曲线图告诉我们，重核分裂和轻核聚合都能释放能量，这就是核裂变和核聚变。 1. 观看视频，感受核能的巨大威力。 2. 回忆比结合能曲线，理解核能的来源。 创设情境，激发对核能利用的兴趣。 5 min 2. 分析问题，展开探究 ①：核裂变 1.讲解核裂变的概念：重核分裂成两个或多个中等质量原子核的过程。 2.以铀-235裂变为例，展示核反应方程： 3.讲解链式反应的概念：一个中子引发一个铀核裂变，产生2-3个中子再引发其他铀核裂变，形成持续反应。 4. 展示链式反应的示意图。 1. 理解核裂变的定义。 2. 写出并理解铀-235裂变的反应方程。 3. 理解链式反应的原理和条件（临界质量）。 物理观念：建立“核裂变”和“链式反应”观念。 12 min 3. 分析问题，展开探究 ②：原子弹与核电站 1. 介绍两种不同的链式反应控制方式： 原子弹：无控制，瞬间释放巨大能量（超临界质量） 核电站：有控制，持续稳定释放能量（利用控制棒吸收中子） 2. 播放核电站工作原理动画：核反应堆→热能→蒸汽→汽轮机→发电机→电能。 3. 介绍核废料处理和核反应堆的安全性问题。 1. 理解两种不同的应用方式。 2. 观察动画，理清核能→电能转化的过程。 3. 小组讨论：核能发电的优缺点有哪些？ 科学态度与责任：了解核能利用的两面性，正确看待科技发展。 科学思维：理解控制变量的思想（控制中子数量）。 13 min 4. 意义建构，深度理解：核聚变 1. 讲解核聚变的概念：轻核结合成质量较大的核的过程。 2. 以太阳内部的反应为例：（产生大量能量） 3. 强调：核聚变比核裂变释放能量更大，且几乎无放射性污染。但难点在于需要极高温度（“点火”问题）。 4. 介绍“人造太阳”（如中国的“东方超环”EAST）和可控核聚变的前景与挑战。 1.理解核聚变的定义。 2.写出并理解氢核聚变的反应方程。 3.了解核聚变的优点（干净、能量大）和难点（高温、约束）。 4.感受我国在可控核聚变领域取得的成就。 物理观念：建立“核聚变”观念。 科学态度与责任：关注科技前沿，增强民族自豪感；理解科技攻关的艰难与前景。 10 min 5. 小结巩固，拓展应用 1. 师生共结：比较核裂变与核聚变（概念、方程、应用、优缺点）。 2. 分层作业： 基础层：简述什么是核裂变和核聚变。 提升层：完成课后练习题，比较核裂变和核聚变的能量释放。 拓展层：查阅资料，了解国际上在可控核聚变方面的最新进展（如ITER、CFETR）。 1. 梳理知识结构，完成对比表格。 2. 记录作业。 课堂总结。 分层作业。 5 min 板书设计： §5.4 核裂变与核聚变 一、核裂变 1. 定义：重核分裂成中等核 2. 典型反应： 3. 链式反应：中子增殖 → 持续反应 4. 应用：原子弹（不控制）、核电站（控制） 二、核聚变 1. 定义：轻核结合成较重核 2. 典型反应： 3. 优点：能量大、污染小、原料丰富 4. 难点：高温（等离子体约束） 三、可控核聚变（“人造太阳”） 前景光明，挑战巨大 学科网（北京）股份有限公司 $