高中物理19.6重核的裂变教案新人教版理选修3_5

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应方程，（4）认识原子核的结合能，知道裂变反应和聚变反应，关注受控聚变反应研究的进展，（5）知道链式反应的发生条件，了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型，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基础知识，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：（1）通过查阅资料,了解常用的射线检测方法，（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：2351141921920563603U 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 、238234492902U Th He →+B 、14140671C N e -→+C 、2351141921920563603U n Ba Kr n +→++D 、941214260Be 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，238234492902U Th He →+是α衰变, 14140671C N e -→+是β衰变, 941214260Be 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C2351141921920563603U 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152109.4610 1.15108.210m 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，。

19．6 核裂变★教材分析与学情分析本节知识从内容上来讲非常抽象，从掌握知识的角度来讲理解、记忆的成分较多。

因此本堂课应该引导学生进行讨论，加深对相关内容的理解。

当前，在新能源的开发和利用中，核能非常重要。

核能包括裂变能和聚变能，本节只讨论裂变能的产生及其和平利用。

教材沿重核裂变→链式反应（可控链式反应）→核电站这条主线展开。

教学方法主要是以学生阅读教材、背景材料及相关图片为基础，以问题为中心，锻炼学生的思维能力。

而对于裂变能的计算应引导学生复习前面学过的相关知识，注重知识的迁移。

★核心素养通过《核裂变》的学习过程培养学生的逻辑推理能力及应用数学图像处理物理问题的能力。

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，思考科学与社会的关系。

让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。

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。

★教学目标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。

了解核电站的工作原理及核能发电的优缺点。

★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1．通过核子比结合能与质量数的关系，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。

2．维持链式反应的条件。

★教学过程（一）简要复习，引入新课复习本章第5节的主要内容，给出原子核的比结合能与质量数关系的图像。

教师：同学们来看一下这个图像，从图像上大家可以获得哪些信息？学生：中等大小的核最稳定，因为这些核的比结合能最大。

教师：那大家猜想一下，获得核能的途径有哪些？学生：使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，核子将发生新的质量亏损，释放新的结合能。

老师：对了，物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变。

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应方程。

（4）认识原子核的结合能。

知道裂变反应和聚变反应。

关注受控聚变反应研究的进展。

（5）知道链式反应的发生条件。

了解裂变反应堆的工作原理。

了解常用裂变反应堆的类型。

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基础知识。

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：（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。

（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。

6 核裂变三维教学目标1、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。

2、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，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。

3、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：链式反应及其释放核能的计算；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。

教学过程：（一）引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。

（二）进行新课1、核裂变（fission）提问：核裂变的特点是什么？（重核分裂成质量较小的核的反应，称为裂变）总结：重核分裂成 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？（只有核子平均质量减小的核反应才能放出核能） 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。

第6节核裂变学习目标核心提炼1.知道重核的裂变反应。

1个概念——核裂变1个条件——链式反应条件2.知道链式反应的产生条件。

3.了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型。

4.知道核电站的工作模式。

一、核裂变及链式反应阅读教材第83～85页内容，知道重核裂变的产物及链式反应产生的条件。

1.核裂变：重核被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块的核反应。

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，其中一种典型的裂变是23592U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n。

3.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叫核裂变的链式反应。

4.临界体积和临界质量：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。

5.核裂变的能量：1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2__800__t标准煤完全燃烧时释放的化学能。

思考判断(1)铀核裂变的产物是固定的，就是生成钡和氪，同时放出3个中子。

()(2)裂变中放出的中子数目是固定的3个中子。

()(3)只有铀块的体积大于临界体积时，才能够发生链式反应。

()[答案](1)×(2)×(3)√二、核电站阅读教材第85～86页内容，了解核反应堆的工作原理。

1.核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：铀棒。

(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水做慢化剂。

(3)控制棒：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。

镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度会慢一些，这种镉棒叫做控制棒。

2.工作原理：核燃料裂变释放的能量，使反应区温度升高。

3.能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。

同时也使反应堆冷却。

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第6节核__裂__变重核的裂变1．裂变定义重核分裂为质量较小的核,释放出核能的反应。

2．铀核裂变用中子轰击铀核时,铀核发生裂变,其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235 92U＋10 n―→144， 56Ba＋错误!Kr＋3错误!n。

3．链式反应当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应.4．链式反应的条件发生裂变物质的体积大于等于临界体积或裂变物质的质量大于等于临界质量。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”）1．核裂变反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，同时遵循电荷数守恒。

（√)2．裂变物质的体积需要大于等于临界体积,链式反应才能顺利进行。

（√）[释疑难·对点练]1．铀核的裂变和链式反应（1）哈恩的发现：1938年12月，德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼在利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能的利用迈出了第一步。

（2）裂变的解释:①核子受激发:当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，由于复核中核子的激烈运动,使核变成不规则的形状。

②核子分裂:核子间的距离增大,因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样,裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能.③能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量，一般来说,平均每个核子放出的能量约为1 MeV，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t优质煤燃烧时释放的能量。

第六节重核的裂变（学案）一．新课标要求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。

（难点）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。

（重点）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．预复习内容1．结合能、比结合能（平均结合能）的物理意义2．质量亏损与结合能的关系：如何理解爱因斯坦质能方程E=mc23. 理解图19.5-3原子核的比结合能图表并由此得到的结论：中等大小的核的比结合能最大，重核和轻核比结合能较小。

4．思考：为何使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，这样就可以释放核能供人们使用？三．课堂笔记栏四．例题1A、B、C、D、例题2、中子质量为1.0087u,质子质量为1.0073u，氘核质量为2.0136u中子和质子事成氘核时释放的能量为_______J.（结果取两位有效数字，1u＝1.7×10-27kg）例题3、铀235俘获一个慢中子后，一个可能的情况是裂变为锶（）和氙（），写出裂变时的核反应方程，若铀核、铀核、氙核、中子的质量分别记为m1、m2、m3、m4,则该反应中释放的能量为ΔE=？例题4、在反应堆中，铀238吸收快中子后变成铀239，铀239经过两次衰变生成钚239（Pu），钚239也是一种核燃料，试写出上述各反应的方程。

例题5、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8.21010 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）五．课堂小结通过本堂课的学习，主要知道核裂变的概念，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。

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