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19.6重核裂变【自主预习】1.铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应称为原子核的____。
2．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，叫做核裂变的______。
3．铀块的________是链式反应能否进行的重要因素，通常把裂变物质能够发生链式反应的________体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做________。
4．在核电站中，常用的慢化剂有________、________和普通水(也叫轻水)；为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，这种镉棒叫做________。
5.核裂变(1)核裂变重核在其他粒子的轰击下分裂成中等质量大小的原子核并放出能量的变化叫做核裂变。
铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变产物是钡和氪，同时释放出3个中子，其核反应方程是23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n(2)链式反应①重核裂变时产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫做链式反应。
②临界体积：能发生链式反应的最小体积叫做临界体积，相应的质量叫做临界质量。
(3)裂变产生的能量铀核裂变产物不同，释放的能量也有差异。
一个铀核裂变释放的能量如果按200 MeV估算，1 kg铀全部裂变放出的能量相当于2 800 t优质煤完全燃烧时释放的化学能。
6.核电站(1)了解核电站核电站的核心是核反应堆，如图19－6－1所示，核反应堆的主要组成部分及其作用：①核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%—4%)制成铀棒作为核燃料，释放核能。
②中子减速剂：铀235具有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特点，而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用减速剂使它们的速度降下来，常用作减速剂的物质有石墨、重水或普通水。
③控制棒：由吸收中子能力很强的镉制成，用以控制反应速度。
④保护层：反应堆外层是很厚的水泥壁，可防止射线辐射出去。
⑤热交换器：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去。
重核裂变教案第六节 重核的裂变（陈武杰）一、教学目标1、知道重核的裂变反应；2、知道链式反应发生的条件；3、了解裂变反应堆得工作原理，了解常用裂变反应堆的类型；4、知道核电站的工作模式；二、教学过程 主线：沿重核裂变 链式反应 核反应堆（可控链式反应） 核电站展开1、核裂变重核裂变（1）、产生机制（课本图）：中子打进铀235后，形成一个新的处于不稳定状态的核，由于其中核子的剧烈运动，核子间的距离增大，核力迅速减小，不足以克服质子之间的库仑力，核就分裂成两部分。
（2）、常见裂变方程式：n Kr Ba n U 1089361445610235923++−→−+n Sr Xe n U 109038134541023592++−→−+n Y I n U 109339131531023592++−→−+遵循质量数守恒和电荷数守恒（3）、特点：a 、裂变过程中能释放出巨大的能量，如果1Kg 铀全部裂变，它释放的能量相当于2800t 优质煤完全燃烧时释放的化学能；b、裂变的同时能放出2—3个（或更多个）中子；c、裂变的产物不是唯一的；链式反应（1）、定义：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，叫做核裂变的链式反应。
（2）、发生条件：临界体积（临界质量）铀-235原子分裂时会（根据分裂方式的不同）释放出两个或三个中子。
如果附近没有铀-235原子，那么这些中子将会以中子射线的方式飞走。
如果铀-235原子是一块铀的一部分——那么附近就有其他铀原子——于是将会发生下面三种情况：·如果，平均起来，击中另一个铀-235原子的自由中子少于一个，那么这块质量就是亚临界的。
最终，物质的诱发裂变会终止。
·如果，平均起来，每次裂变正好有一个自由中子击中另一个铀-235原子核并使它发生裂变，那么这块铀的质量就被认为是临界的。
其质量将维持一个稳定的温度。
核反应堆必须被维持在临界状态。
（应用于核电站、核潜艇等提供核动力源）·如果，平均起来，有超过一个自由中子击中了另一个铀-235原子，那么这块铀的质量就是超临界的。
《核裂变》教学设计教学目标：三个维度的教学目标具体为：1.知识与技能（1）知道什么事核裂变，知道铀核的裂变方程和释放能量（2）知道链式反应的发生条件（3）知道原子弹原理（4）知道裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型（5）知道核电站的工作模式2.过程与方法通过裂变反应方程式，链式反应条件学生自己完成核反应堆的构建3．情感态度与价值观激发热爱科学，探求真理的激情，树立实事求是的科学态度通过核能的利用，思考科学与社会的关系并树立热爱和平的信念教学重点：铀核裂变释放能量，核裂变能量的和平利用教学难点：核裂变释放能量学习方法：教师引导并提供必要资料，学生自主探究教学资料：日本原子弹爆炸新闻视频剪辑，伊朗朝鲜核问题新闻视频，核电站构造原理图分步展示图片，日本福岛核电站事故图片及事故新闻视频教学过程：引入：上节通过核力与结合能知道原子核内蕴含能量，今天学习一种核能的释放方式——核裂变。
黑板右侧设置资料库。
教师直接给出主角——铀235，介绍自然界含量%。
但是威力巨大，引出日本广岛和长崎原子弹爆炸视频。
资料库中给出投放在广岛的是铀弹，长崎的是钚弹。
一．核裂变原子弹内发生的是核裂变反应，给出核裂变的定义，核裂变的反应方程式。
将方程式写在黑板上。
对这个方程式进行两方面的讨论，第一是释放能量问题，通过原子核结合能确定核反应方程释放能量，给出一个核发生裂变放出的能量是200MeV,由此得出宏观质量的铀235释放的是巨大的能量，于原子弹的视频相呼应。
第二个角度是链式反应，反应之前一个中子轰击铀核，反应之后放出三个中子，所以新一代的中子可以引发新的反应，成为链式反应，给出链式反应的定义。
启发学生找出链式反应的条件.学生会想到与铀核的个数和密集程度有关，教师总结，宏观体现就是质量和体积，所以给出临界质量临界体积的定义。
教师补充，纯铀的临界体积为直径厘米圆，临界质量接近千克，学生了解原子弹的尺度了。
为了教学内容和社会的衔接，教师给出央视《新闻直播间》视频截图，是国际原子能机构所界定的不同铀浓度的不同用途，对于80%的浓度，可以用作核潜艇的核燃料，而达到90%的可以制成原子弹。
高中物理重核的裂变教案教学内容：裂变的定义、裂变反应原理、裂变链式反应、裂变在核反应堆中的应用等。
教学目标：1. 了解裂变是指重核核素发生核分裂反应的过程；2. 理解裂变反应原理，能够描述裂变链式反应的过程；3. 掌握裂变在核反应堆中的应用，了解核反应堆的构造和工作原理。
教学重点：裂变的定义、裂变反应原理、裂变链式反应、核反应堆的应用。
教学难点：理解裂变链式反应的过程，掌握核反应堆的工作原理。
教具准备：教科书、幻灯片、黑板、粉笔、实验器材等。
教学过程：一、导入：通过引入铀、钚等重核元素的特点，引出裂变的概念。
二、讲解：1. 裂变的定义：重核核素被中子撞击后，发生核分裂反应，释放出大量能量的过程称为裂变。
2. 裂变反应原理：中子撞击重核核素后产生镉、钚等核素，同时释放出中子和能量。
3. 裂变链式反应：一个裂变反应产生的中子会再次激发其他重核核素发生裂变，形成一个连续的链式反应。
4. 核反应堆的应用：核反应堆是一种利用裂变反应产生能量的装置，通过控制反应速率来释放能量，并在核反应堆中产生热能供应电力、加热等。
三、实验演示：通过展示核反应堆工作原理、模拟裂变反应链式反应等实验，让学生直观地感受裂变反应的过程。
四、课堂讨论：让学生分组进行小组讨论，探讨裂变反应对能源发展的影响，以及核反应堆存在的风险与安全措施等问题。
五、总结提升：对裂变的定义、裂变链式反应、核反应堆的应用等内容进行总结，并鼓励学生提出问题和思考。
六、作业布置：布置相关的阅读资料或实验报告，巩固学生对裂变的理解。
七、课堂反思：评估本节课教学是否达到了预期目标，总结本节课的亮点和不足之处，为下一堂课的教学做准备。
第十九章原子核新课标要求1．内容标准〔1〕知道原子核的组成。
知道放射性和原子核的衰变。
会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。
〔2〕了解放射性同位素的应用。
知道射线的危害和防护。
例1 了解放射性在医学和农业中的应用。
例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。
〔3〕知道核力的性质。
能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。
会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反响方程。
〔4〕认识原子核的结合能。
知道裂变反响和聚变反响。
关注受控聚变反响研究的进展。
〔5〕知道链式反响的发生条件。
了解裂变反响堆的工作原理。
了解常用裂变反响堆的类型。
知道核电站的工作模式。
〔6〕通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。
例3 思考核能开发带来的社会问题。
〔7〕初步了解恒星的演化。
初步了解粒子物理学的根底知识。
例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。
2．活动建议：〔2〕观看有关核能利用的录像片。
〔3〕举办有关核能利用的科普讲座。
新课程学习19．6 重核的裂变★新课标要求〔一〕知识与技能1．知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。
2．知道什么是链式反响。
3．会计算重核裂变过程中释放出的能量。
4．知道什么是核反响堆。
了解常用裂变反响堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。
〔二〕过程与方法1．通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力。
〔三〕情感、态度与价值观1．激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生根本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。
2．通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。
3．确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。
★教学重点1．链式反响及其释放核能的计算。
2．重核裂变的核反响方程式的书写。
★教学难点通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。
高中重核的裂变学案教案一、教学目标：学会理解和描述裂变反应的基本原理和过程，了解裂变在能源领域的应用。
二、教学重点：1.理解裂变反应的基本原理；2.了解裂变反应的过程；3.掌握裂变在能源领域的应用。
三、教学难点：1.理解核裂变反应的物理原理；2.掌握核裂变反应的示意图；3.了解质子和中子的作用。
四、教学过程：1.导入：通过展示国际上著名的核能发电站，如福岛核电站、切尔诺贝利核电站等，引出核能的使用和人们对核能的担忧。
2.概念解释：介绍核裂变的概念和定义，核裂变是指重核被轻质粒子轰击后分裂成两个或多个中等质量的核。
3.物理原理：从物理角度解释核裂变的原理，即重核被轻质粒子撞击后，因为碰撞能量充足，重核发生不稳定排斥，导致原子核分裂的现象。
4.反应过程：通过示意图展示裂变反应的过程，可以使用白板或幻灯片进行展示，使学生直观地了解反应发生的步骤和原子核的分裂。
5.能源应用：介绍核裂变在能源领域的应用，如核电站，解释核能是如何转化为电能的，以及核能与化石能源的比较。
6.质子与中子：解释质子与中子在核裂变反应中的作用，质子与中子是构成原子核的基本粒子，其数量的变化影响着原子核的稳定性。
7.反应控制：介绍核裂变反应的控制方法，如通过反应堆的设计和控制棒的调节来控制裂变过程，避免能量释放过大。
8.总结：总结核裂变的基本原理和过程，强调核能的重要性和应用价值。
五、教学方法：1.讲授法：通过讲解核裂变的基本原理和过程，引导学生理解核裂变现象。
2.示范法：通过示意图展示核裂变的过程，帮助学生更好地理解反应发生的步骤。
3.案例分析法：通过实际案例，如福岛核电站事故，让学生了解核能的风险和应对措施。
4.讨论法：组织学生进行小组讨论，讨论核能与化石能源的比较，以及核裂变的应用领域。
六、教学工具：1.幻灯片：用于展示核裂变的示意图和实际案例。
2.实验装置：通过展示核反应堆的模型，让学生更加深入地了解核裂变的控制方法。
3.白板和黑板：用于讲解和示意图的绘制。
第6节重核的裂变
P96 STS：原子弹与科学家的责任
……
第二次世界大战时核裂变的研究已经成熟……一些科学家……预感到制造原子弹的危险，尤其是风传德国正在加紧链式反应的研究，又获悉德国采取了禁止铀矿石出口等措施，更使他们焦虑万分。
1939年7月，核物理学家西拉德（L. Szilard）等人一起找到爱因斯坦，想借助他的名声敦促美国赶在德国之前造出原子弹。
于是爱因斯坦在1939年8月2日签署了给美国总统罗斯福的著名信件。
罗斯福总统采纳了他们的建议……
1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。
爆炸时支承原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m 的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。
原子弹的巨大威力震惊了世界，也使反对原子武器的呼声空前高涨。
舆论不仅谴责下令使用原子弹的人，也要追究科学家的责任。
大部分原子弹研制的创议者成了反核战争的积极分子，奥本海默本人则辞去了职务，去进行宇宙线的纯科学研究。
为了打破核垄断，最终消灭核武器，1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功。
同时，我国政府郑重宣布：中国在任何时候、任何情况下，都不会首先使用核武器。
我国研制成功原子弹，极大地增强了我国的国防力量。
P98科学漫步：石墨堆、重水堆、轻水堆、压水堆、沸水堆及快中子增殖反应堆
关心我国的核电政策，了解新闻中的科技名词。
19．6 重核的裂变
（一）知识与技能
1．知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。
2．知道什么是链式反应。
3．会计算重核裂变过程中释放出的能量。
4．知道什么是核反应堆。
了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。
（二）过程与方法
1．通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力。
2．通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
1．激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。
2．通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。
3．确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。
★教学重点
1．链式反应及其释放核能的计算。
2．重核裂变的核反应方程式的书写。
★教学难点
通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
教师：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。
播放VCD光碟，展示原子弹爆炸的过程及原子弹爆炸后形成的惨景的片段。
学生：观看原子弹爆炸的过程，并形成裂变能放出巨大能量的初步认识。
点评：激发起学生主动探求知识的欲望，从而为下一步进行教学活动奠定一个良好的基础。
（二）进行新课
1．核裂变（fission）
提问：核裂变的特点是什么？
让学生阅读课本核裂变部分内容，分小组讨论。
每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。
学生回答：重核分裂成质量较小的核的反应，称为裂变。
教师总结：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。
提问：是不是所有的核裂变都能放出核
能？
让学生阅读有关核子平均质量有补充材
料。
分小组讨论。
每一小组由一位同学陈述小
组讨论的结果。
学生回答：只有核子平均质量减小的核反
应才能放出核能。
点评：有利于培养学生合作式学习的能
力。
知识总结：不是所有的核反应都能放出核能，有的核反应，反应后生成物的质量比反应前的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸收大量的能量。
只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。
点评：个人及小组的竞争，活跃课堂气氛，激活学生思维，增加学习的趣味性。
2、铀核的裂变
（1）铀核的裂变的一种典型反应。
提问：铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种核反应方程式是什么样的？
让学生阅读课本核裂变部分内容
分小组讨论
每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。
学生回答：
235
1141
921920563603U n Ba Kr n +→++
（2）链式反应：
提问：链式反应〔chain reaction 〕是怎样进行的？
学生回答：这种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，叫做核裂变的链式反应。
点评：学生用自己的语言叙述，基本正确即可。
（3）临界体积（临界质量）：
提问：什么是临界体积（临界质量）？
学生回答：通常把裂变物质能够发生链式反应的最
小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
（4）裂变反应中的能量的计算。
裂变前的质量：
27103139.390-⨯=U m kg ，27106749.1-⨯=n m kg
裂变后的质量：
27100016.234-⨯=Ba m kg ，27106047.152-⨯=Kr m kg ，27100247.53-⨯=n m kg ，
学生计算：质量亏损：
27103578.0-⨯=∆m kg ，
28272)100.3(103578.0⨯⨯⨯=∆=∆-mc E J =201MeV
知识总结：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，叫做核裂变的链式反应。
裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积。
铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。
3、核电站
提问：核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。
每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。
学生回答：铀棒由浓缩铀制成，作为核燃料。
学生回答：控制棒由镉做成，用来控制反应速度。
学生回答：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。
学生回答：冷却剂由水或液态的金属钠等流体做成，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。
学生回答：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？
学生回答：
优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济。
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。
点评：学生用自己的语言叙述，基本正确即可。
教师（补充）：了解常用裂变反应堆的类型：
秦山二期、大亚湾二期是压水堆，秦山三期是沸水堆。
4、例题
例题1、下列核反应中，表示核裂变的是（ ）
A 、238
234492902U Th He →+
B 、14
140671C N e -→+
C 、2351141921920563603U n Ba Kr n +→++
D 、9412
14260Be He C n +→+
分析：核反应中有四种不同类型的核反应，它们分别是衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变。
其中衰变中有α衰变、β衰变等。
238
234492
902U Th He →+是α衰变， 14
1406
71C N e -→+是β衰变， 9
412
14260Be He C n +→+是人工转变，只的C 选项是重核裂变。
学生回答：
解：表示核裂变的是C
235
1141
921920563603U n Ba Kr n +→++
点评：培养学生的扩散散性思维。
例题2、秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW ，如果1g 铀235完全裂变时产生的能量为8.2⨯1010 J ，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235?（一年按365天计算）
学生回答：
解：核电站每天的发电量为W =Pt =3×108×24×3600 J=2.592×1013 J.
每年的发电量W 总=365W =9.46×1015 J 而1 g 铀完全裂变时产生的能量为
8.2×1010 J.
所以，每年消耗的铀的量为
15
2109.4610 1.15108.210
m kg kg ⨯==⨯⨯ 点评：培养学生推理及公式演算的能力。
注意速度单位的换算，运算过程中带单位运算。
适当进行爱国主义教育。
（三）课堂小结
通过本堂课的学习，主要让学生知道核裂变的概念，知道什么是链式反应，会计算重核裂变过程中释放出的能量，知道什么是核反应堆，了解核电站及核能发电的优缺点。
本堂课的学习主要采用让学生自学阅读、小组相互交流、师生共同概括，学生讨论等方式来组织教学，主要培养学生合作式学习的能力，自主学习的能力和习惯。
让学生树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养。
（四）作业：
（1）请学生课后阅读课本内容，巩固课堂学习的知识。
（2）请学生课后阅读“STS 原子弹与科学家的责任”，并上网收索“切尔诺贝利核电站”，了解核泄漏对环境会造成严重的核污染。
（3）请学生课后探讨课本第99页“问题与练习”中的2~5题。
★教学体会
本节内容比较抽象，应让学生多思考、多总结、多归纳，体验知识的获得过程，加强对知识的理解。
让学生树立实事求是的科学态度，培养学生严谨、踏实的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。
