小學(xué)語文微課教案

裂變、聚變。

一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗，會(huì)提前做好準(zhǔn)備，作為教師準(zhǔn)備好教案是必不可少的一步。教案可以讓學(xué)生們充分體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂，幫助教師緩解教學(xué)的壓力，提高教學(xué)質(zhì)量。優(yōu)秀有創(chuàng)意的教案要怎樣寫呢？為了讓您在使用時(shí)更加簡(jiǎn)單方便，下面是小編整理的“裂變、聚變”，希望能為您提供更多的參考。

裂變、聚變

教學(xué)目標(biāo)

1.知道重核的裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng).

2.知道什么是聚變.

3.知道核反應(yīng)堆和核電站。

4、通過介紹我國核電站的發(fā)展，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育。

5、通過介紹放射性污染和防護(hù)，進(jìn)行環(huán)保教育。

6、了解聚變反應(yīng)的特點(diǎn)，知道可控?zé)岷朔磻?yīng)。

7、知道熱核反應(yīng)的區(qū)別及優(yōu)越性。

8、通過介紹我國在可控?zé)岷朔磻?yīng)方面成就，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育。

課題引入

1、核反應(yīng)有些釋放能量，有些吸收能量，人們想利用核能，當(dāng)然必須選那些釋放核能的核反應(yīng)。什么樣的核反應(yīng)能釋放核能呢？利用天然放射性放射性元素的衰變行嗎？例如

U238在α衰變時(shí)放出的α粒子具有4.18MeV的能量，但它的半衰期很長，達(dá)4.49億年，衰變非常緩慢，功率太小。利用人工轉(zhuǎn)變行嗎？例如

①可放出能量5.6MeV；

②可放出能量4.8MeV；

但粒子擊中原子核的概率太低，只有百萬分之一、二。實(shí)在得不償失！有哪些核反應(yīng)才真正具有實(shí)用價(jià)值呢？

2、說明有些重核分裂成中等質(zhì)量的核，有些輕核結(jié)合成中等質(zhì)量的核都能發(fā)生質(zhì)量虧損放出巨大能量。物理學(xué)中，把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)叫裂變，把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)叫聚變。本節(jié)（包括課本第六節(jié)、第七節(jié)）介紹裂變和聚變。

重難點(diǎn)分析

1、裂變和聚變

精確的研究表明原子核中核子的平均質(zhì)量跟原子序數(shù)的關(guān)系，如人教社教材中圖24-11所示，這個(gè)圖線是解釋那些核反應(yīng)釋放能量的根據(jù)。這個(gè)圖線表達(dá)了原子核組成的重要規(guī)律。按圖線分析可知，怎樣的反應(yīng)有質(zhì)量虧損是釋放能量的，從而明確：裂變是重核分裂為質(zhì)量較小的核，釋放核能的反應(yīng)；聚變是輕核結(jié)合為質(zhì)量較大的核釋放出核能的反應(yīng).

2、鈾核的裂變

鈾核的裂變，一般分裂為兩個(gè)中等質(zhì)量的核，叫二分裂，產(chǎn)物是多種多樣的，一種典型的反應(yīng)如下述核反應(yīng)方程所示：

（也有三分裂、四分裂現(xiàn)象，但出現(xiàn)的概率極低，約為二分裂的千分之三和萬分之三。）

這個(gè)核反應(yīng)的結(jié)果中，又釋放出2-3個(gè)中子，這些中子又會(huì)引起其他原子核的裂變，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使裂變繼續(xù)下去。當(dāng)然維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是要有一定條件的，這個(gè)條件是，每次裂變產(chǎn)生的中子，至少平均有一個(gè)能再度引起裂變反應(yīng)。這些中子，有的可能被雜質(zhì)吸收，有可能穿出裂變物質(zhì)體外，因而不能引起新的裂變發(fā)生。為維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)要減少裂變物質(zhì)中的雜質(zhì)，增大裂變物質(zhì)的體積?？梢院?jiǎn)單介紹臨界體積、臨界質(zhì)量的概念，純U235球形的直徑約4.8cm就達(dá)到了臨界體積，其臨界質(zhì)量大約1kg左右.

根據(jù)質(zhì)能方程可以計(jì)算出上述裂變反應(yīng)釋放的能量為201MeV.鈾核的每個(gè)核子平均釋放約1MeV.

3、核電站

利用核能發(fā)電的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆.核反應(yīng)堆是用人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，教學(xué)中要重點(diǎn)講述用人工方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度的原理。其構(gòu)造可利用掛圖，分五部分予以介紹.

（1）鈾棒.由濃縮鈾制成，作為核燃料

（2）減速劑：常用的減速劑有石墨、重水等，使裂變中產(chǎn)生的快中子（能量在0.1-20MeV，平均約為2MeV）減速為慢中子（能量約為MeV），因?yàn)殁?35裂變需要的是慢中子，只有通過減速，才能維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行.

（3）控制棒：用鎘制成.鎘吸收中子的能力很強(qiáng)，調(diào)節(jié)鎘棒插入的深度，改變吸收中子的數(shù)量，達(dá)到控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度的目的.

（5）冷卻劑，常用水，液體鈉等，在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱能傳出去用以發(fā)電，同時(shí)降溫，保證安全.

4、聚變

聚變時(shí)平均每個(gè)核子釋放的能量是裂變時(shí)的3-4倍（可以通過質(zhì)能方程計(jì)算一下：

釋放17.6MeV平均每個(gè)核子釋放3.52MeV）

產(chǎn)生輕核聚變的條件是高溫。必須使輕核具有很大的動(dòng)能，才能使它們接近到10－15m發(fā)生聚變.

熱核反應(yīng)和裂變反應(yīng)相比，具有許多優(yōu)越性。熱核反應(yīng)釋放能量比裂變反應(yīng)大的多；熱核反應(yīng)產(chǎn)生放射性物質(zhì)處理起來比裂變反應(yīng)產(chǎn)生放射性物質(zhì)容易；熱核反應(yīng)用的氘，儲(chǔ)量豐富。

我國自行研制可控?zé)岷朔磻?yīng)裝置中國環(huán)流一號(hào)于1984年9月啟動(dòng)。具有國際先進(jìn)水平的可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置HT-T超導(dǎo)托卡馬克于1994年安裝成功，標(biāo)志我國在研究可控?zé)岷朔磻?yīng)方面具有一定的實(shí)力。

鞏固小結(jié)

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核反應(yīng)、核能與裂變

教學(xué)重點(diǎn)：核的人工轉(zhuǎn)變和核能的計(jì)算

教學(xué)難點(diǎn)：核能的計(jì)算

教學(xué)示例：

一、人工核轉(zhuǎn)變

1、質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)

盧瑟福

2、中子的發(fā)現(xiàn)

查德威克

二、核能

1、核能

2、質(zhì)量虧損

3、質(zhì)能方程

；

4、核能的計(jì)算

例題1：已知質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)的質(zhì)量虧損為0.0040×10-27kg，則此過程中釋放的能量為多少？

解：根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程知

=eV

=2.2MeV

例題2：靜止的鋰核

解：（1）

（2）根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程知：

=

三、核裂變

物理學(xué)中把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放核能的反應(yīng)叫裂變．

四、鈾核的裂變

1、裂變方程

具有多樣性

2、核能的釋放

舉例計(jì)算鈾核裂變過程釋放的能量

3、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

動(dòng)畫演示此過程

五、裂變的應(yīng)用

1、原子彈

2、核反應(yīng)堆

六、作業(yè)

高三物理核聚變教案27

第3節(jié)核聚變
三維教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
（1）了解聚變反應(yīng)的特點(diǎn)及其條件；
（2）了解可控?zé)岷朔磻?yīng)及其研究和發(fā)展；
（3）知道輕核的聚變能夠釋放出很多的能量,如果能加以控制將為人類提供廣闊的能源前景。
2、過程與方法：通過讓學(xué)生自己閱讀課本，培養(yǎng)他們歸納與概括知識(shí)的能力和提出問題的能力
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
（1）通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)導(dǎo)科學(xué)技術(shù)的重要性，更加熱愛科學(xué)、勇于獻(xiàn)身科學(xué)；
（2）認(rèn)識(shí)核能的和平利用能為人類造福，但若用于戰(zhàn)爭(zhēng)目的將給人類帶來災(zāi)難，希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，為人類早日和平利用核聚變能而作出自己的努力。
教學(xué)重點(diǎn):聚變核反應(yīng)的特點(diǎn)。聚變反應(yīng)的條件。
教學(xué)方法:教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。
教學(xué)用具：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。
（一）引入新課
1967年6月17日，我國第一顆氫彈爆炸成功。從第一顆原子彈爆炸成功到第一顆氫彈爆炸成功，我國僅用了兩年零八個(gè)月。前蘇聯(lián)用了四年，美國用了7年。氫彈爆炸釋放核能是通過輕核的聚變來實(shí)現(xiàn)的。這節(jié)課我們就來研究聚變的問題。

（二）進(jìn)行新課
1、聚變及其條件
提問：什么叫輕核的聚變？（兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的反應(yīng)叫做聚變）
提問：為什么輕核的聚變反應(yīng)能夠比重核的裂變反應(yīng)釋放更多的核能？（因?yàn)檩^輕的原子核比較重的原子核核子的平均質(zhì)量更大，聚變成質(zhì)量較大的原子核能產(chǎn)生更多的質(zhì)量虧損，所以平均每個(gè)核子釋放的能量就更大）
歸納補(bǔ)充：
（1）氫的聚變反應(yīng)：
21H+21H→31He+11H+4MeV、21H+31H→42He+10n+17.6MeV
（2）釋放能量：
ΔE＝Δmc2＝17.6MeV，平均每個(gè)核子釋放能量3MeV以上，約為裂變反應(yīng)釋放能量的3～4倍
提問：請(qǐng)同學(xué)們?cè)噺奈⒂^和宏觀兩個(gè)角度說明核聚變發(fā)生的條件？
結(jié)論：
微觀上：參與反應(yīng)的原子核必須接近到原子核大小的尺寸范圍，即10-15m，要使原子核接近到這種程度，必須使它們具有很大的動(dòng)能以克服原子核之間巨大的庫侖斥力。
宏觀上：要使原子核具有如此大的動(dòng)能，就要把它加熱到幾百萬攝氏度的高溫。
聚變反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，靠自身產(chǎn)生的熱就可以維持反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行下去，在短時(shí)間釋放巨大的能量，這就是聚變引起的核爆炸。
說明：
（1）熱核反應(yīng)在宇宙中時(shí)時(shí)刻刻地進(jìn)行著，太陽和很多恒星的內(nèi)部溫度高達(dá)107K以上，因而在那里進(jìn)行著激烈的熱核反應(yīng)，不斷向外界釋放著巨大的能量。太陽每秒釋放的能量約為3.8×1026J，地球只接受了其中的二十億分之一。太陽在“核燃燒”的過程中“體重”不斷減輕。它每秒有７億噸原子核參與碰撞，轉(zhuǎn)化為能量的物質(zhì)是400萬噸。科學(xué)家估計(jì)，太陽的這種“核燃燒”還能維持90億~100億年。當(dāng)然，與人類歷史相比，這個(gè)時(shí)間很長很長！
（2）上世紀(jì)四十年代，人們利用核聚變反應(yīng)制成了用于戰(zhàn)爭(zhēng)的氫彈，氫彈是利用熱核反應(yīng)制造的一種在規(guī)模殺傷武器，在其中進(jìn)行的是不可控?zé)岷朔磻?yīng)，它的威力是原子彈的十幾倍。
提問：氫彈爆炸原理是什么？
閱讀教材：課本圖19.7-1是氫彈原理圖，它需要用原子炸藥來引爆，以獲得熱核反應(yīng)所需要的高溫，而這些原子炸藥又要用普通炸藥來點(diǎn)燃。

2、可控?zé)岷朔磻?yīng)
（1）聚變與裂變相比有很多優(yōu)點(diǎn)
提問：目前，人們還不能控制核聚變的速度，但科學(xué)家們正在努力研究和嘗試可控?zé)岷朔磻?yīng)，以使核聚變?cè)旄Ｓ谌祟悺Ｎ覈谶@方面的研究和實(shí)驗(yàn)也處于世界領(lǐng)先水平。請(qǐng)同學(xué)們自學(xué)教材，了解聚變與裂變相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？
可控?zé)岷朔磻?yīng)發(fā)展進(jìn)程：
例1：一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生聚變，其核反應(yīng)方程是21H+31H→42He+10n，其中氘核的質(zhì)量：mD=2.014102u、氚核的質(zhì)量：mT=3.016050u、氦核的質(zhì)量：mα=4.002603u、中子的質(zhì)量：mn=1.008665u、1u=1.6606×10-27kg，e=1.6022×10-19C，請(qǐng)同學(xué)們求出該核反應(yīng)所釋放出來的能量。
根據(jù)質(zhì)能方程，釋放出的能量為：
平均每個(gè)核子放出的能量約為3.3MeV，而鈾核裂變時(shí)平均每個(gè)核子釋放的能量約為1MeV。
總結(jié)：聚變與裂變相比，這是優(yōu)點(diǎn)之一，即輕核聚變產(chǎn)能效率高。
常見的聚變反應(yīng)：21H+21H→31He+11H+4MeV、21H+31H→42He+10n+17.6MeV。在這兩個(gè)反應(yīng)中，前一反應(yīng)的材料是氘，后一反應(yīng)的材料是氘和氚，而氚又是前一反應(yīng)的產(chǎn)物，所以氘是實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)反應(yīng)的原始材料，而氘是重水的組成部分，在覆蓋地球表面三分之二的海水中是取之不盡的。從這個(gè)意義上講，輕核聚變是能源危機(jī)的終結(jié)者。
總結(jié)：聚變與裂變相比，這是優(yōu)點(diǎn)之二，即地球上聚變?nèi)剂系膬?chǔ)量豐富。
如1L海水中大約有0.03g氘，如果發(fā)生聚變，放出的能量相當(dāng)于燃燒300L汽油。
總結(jié)：聚變與裂變相比，優(yōu)點(diǎn)之三，是輕核聚變反應(yīng)更為安全、清潔。
實(shí)現(xiàn)核聚變需要高溫，一旦出現(xiàn)故障，高溫不能維持，反應(yīng)就自動(dòng)終止了。另外，氘和氚聚就反應(yīng)中產(chǎn)生的氦是沒有放射性的，放射性廢物主要是泄漏的氚以及聚變時(shí)高速中子、質(zhì)子與其他物質(zhì)反應(yīng)而生成的放射性物質(zhì)，比裂就所生成的廢物的數(shù)量少，容易處理。
（2）我國在可控?zé)岷朔磻?yīng)方面的研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)展情況。
EAST全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置以探索無限而清潔的核聚變能源為目標(biāo)，這個(gè)裝置也被通稱為“人造太陽”，能夠像太陽一樣給人類提供無限清潔的能源。目前，由中科院等離子體物理研究所設(shè)計(jì)制造的EAST全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置大部件已安裝完畢，進(jìn)入抽真空降溫試驗(yàn)階段。我國的科學(xué)家就率先建成了世界上第一個(gè)全超導(dǎo)核聚變“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置，模擬太陽產(chǎn)生能量。

第2節(jié)核裂變教師用書

一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性，作為教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動(dòng)起來，幫助教師能夠更輕松的上課教學(xué)。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢？下面的內(nèi)容是小編為大家整理的第2節(jié)核裂變教師用書，歡迎閱讀，希望您能夠喜歡并分享！

第2節(jié)核裂變
學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)
1.知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量．(重點(diǎn))
2.知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng).
3.會(huì)計(jì)算重核裂變過程中釋放出的能量．(重點(diǎn))
4.知道什么是核反應(yīng)堆．了解常用裂變反應(yīng)堆的類型．(難點(diǎn))

重核的裂變
[先填空]
1．重核的裂變
(1)核裂變：用中子轟擊鈾核，鈾核分裂成質(zhì)量相近的兩部分，并釋放出能量的核反應(yīng)過程叫做核裂變．
(2)裂變能：核裂變釋放出的能量稱為裂變能，也稱核能或原子能．核裂變是釋放核能的方法之一．
(3)鈾核裂變的產(chǎn)物多種多樣，其中有代表性的有：
10n＋23592U→9538Sr＋13954Xe＋210n
10n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋310n.
2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
(1)定義：在23592U核裂變釋放出巨大能量的同時(shí)，平均每次可以放出2～3個(gè)中子，這些中子稱為第1代中子，如果其中至少有一個(gè)繼續(xù)轟擊23592U，使之發(fā)生裂變，就能產(chǎn)生第2代中子，這樣不斷繼續(xù)下去，中子會(huì)不斷增加，裂變反應(yīng)就會(huì)不斷加強(qiáng)，就形成了裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的鈾塊的最小體積叫做臨界體積．
(2)條件：發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)必須具備兩個(gè)條件：a.鈾核的體積達(dá)到臨界體積；b.必須存在持續(xù)不斷的中子源．
[再判斷]
1．原子核釋放粒子的過程也是核裂變的過程．(×)
2．用中子轟擊重核使之分裂實(shí)現(xiàn)核裂變．(√)
3．利用不可控的快中子轟擊超過臨界體積的鈾塊產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)制成原子彈．(√)
[后思考]
重核裂變反應(yīng)是否滿足電荷數(shù)守恒？是否滿足質(zhì)量數(shù)守恒？
【提示】重核裂變反應(yīng)屬于核反應(yīng)，滿足電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒．
[核心點(diǎn)擊]
1．鈾核的裂變和裂變方程
(1)核子受激發(fā)：當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核，復(fù)核中由于核子的激烈運(yùn)動(dòng)，使核變成不規(guī)則的形狀．
(2)核子分裂：核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得原子核由于質(zhì)子間的斥力作用而分裂成幾塊，同時(shí)放出2或3個(gè)中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會(huì)不斷地進(jìn)行下去，釋放出越來越多的核能．
(3)常見的裂變方程：
①23592U＋10n―→13954Xe＋9538Sr＋210n.
②23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n.
2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件
(1)有慢中子轟擊．
(2)鈾塊的體積大于臨界體積，或鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量．
以上兩個(gè)條件滿足一個(gè)，則另一個(gè)條件自動(dòng)滿足．
3．裂變反應(yīng)的能量：鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以放出能量．一個(gè)鈾235核裂變時(shí)釋放的能量如果按200MeV估算，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)釋放的能量，裂變時(shí)能產(chǎn)生幾百萬度的高溫．
4．鈾的同位素中鈾235比鈾238更易發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
在天然鈾中，主要有兩種同位素，99.3%的是鈾238，0.7%的是鈾235，中子能引起這兩種鈾核發(fā)生裂變，但它們和中子發(fā)生作用的情況不同．
(1)鈾235：俘獲各種能量的中子都會(huì)發(fā)生裂變，且俘獲低能量的中子發(fā)生裂變的概率大．
(2)鈾238：只有俘獲能量大于1MeV的中子才能發(fā)生裂變，且裂變的幾率?。芰康陀?MeV的中子只與鈾核發(fā)生彈性碰撞，不引起裂變．因此，為了使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好利用純鈾235.
1．(多選)關(guān)于重核的裂變，以下說法正確的是()
A．核裂變釋放的能量遠(yuǎn)大于它俘獲中子時(shí)得到的能量
B．鈾核裂變?cè)谧匀唤缰袝?huì)自發(fā)地產(chǎn)生
C．重核裂變釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)要減少
D．由于重核的核子平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)量，所以重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時(shí)，要發(fā)生質(zhì)量虧損，放出核能
【解析】根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變釋放能量的原理分析可知，裂變時(shí)因鈾核俘獲中子發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，因而釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時(shí)吸收的能量；重核裂變只能發(fā)生在人為核反應(yīng)中；在裂變反應(yīng)中核子數(shù)是不會(huì)減少的，因此A正確，B、C錯(cuò)誤．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí)，由于平均質(zhì)量減小，必然發(fā)生質(zhì)量虧損，從而釋放出核能，所以D正確．
【答案】AD
2．(多選)1938年哈恩用中子轟擊鈾核，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有原子核鋇(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射線．下列關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是()
A．這個(gè)實(shí)驗(yàn)的核反應(yīng)方程是23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n
B．這是一個(gè)核裂變過程，反應(yīng)后粒子質(zhì)量之和大于反應(yīng)前粒子質(zhì)量之和
C．實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的γ射線穿透能力極強(qiáng)
D．這個(gè)反應(yīng)中釋放出的能量可以用愛因斯坦的質(zhì)能方程來計(jì)算
【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，鈾核裂變的核反應(yīng)方程應(yīng)為：23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n，選項(xiàng)A正確；鈾核裂變過程中產(chǎn)生γ射線，放出能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放的能量根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；核反應(yīng)中產(chǎn)生的γ射線，穿透能力極強(qiáng)，是能量極高的光子，選項(xiàng)C正確．
【答案】ACD
3．現(xiàn)有的核電站比較廣泛采用的核反應(yīng)之一是：23592U＋10n→14360Nd＋Zr＋310n＋80－1e＋ν
(1)核反應(yīng)方程中的ν是中微子，它不帶電，質(zhì)量數(shù)為零．試確定生成物鋯(Zr)的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)；
(2)已知鈾(U)核的質(zhì)量為235.0493u，中子質(zhì)量為1.0087u，釹(Nd)核質(zhì)量為142.9098u，鋯核質(zhì)量為89.9047u．又知1u＝1.6606×10－27kg，試計(jì)算，1kg鈾235大約能產(chǎn)生的能量是多少？
【解析】(1)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可得
Zr的電荷數(shù)Z＝92－60＋8＝40
質(zhì)量數(shù)A＝236－143－3×1＝90.
(2)方法一：質(zhì)量虧損
Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)＝0.2174u.
一個(gè)鈾核裂變釋放能量
ΔE＝Δm×931.5MeV
＝0.2174×931.5MeV≈202.5MeV
1kg鈾核含有的原子核數(shù)為
n＝1000235×6.02×1023個(gè)≈2.562×1024個(gè)
1kg鈾核產(chǎn)生的能量
E總＝nΔE＝2.562×202.5×1024MeV
≈5.2×1026MeV＝5.2×1026×106×1.6×10－19J
≈8.3×1013J.
方法二：Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)
＝0.2174u＝0.2174×1.6606×10－27kg
≈3.6×10－28kg
ΔE＝Δmc2＝3.6×10－28×(3×108)2J＝3.24×10－11J
n＝1000235×6.02×1023個(gè)≈2.562×1024個(gè)
E總＝nΔE＝2.562×1024×3.24×10－11J≈8.3×1013J.
【答案】(1)4090(2)8.3×1013J
重核裂變核能計(jì)算的方法
解答這類問題，一般是先根據(jù)核反應(yīng)方程求出一個(gè)重核裂變時(shí)發(fā)生的質(zhì)量虧損，由質(zhì)能方程計(jì)算出釋放的能量，然后用阿伏加德羅常數(shù)把核能與重核質(zhì)量聯(lián)系起來；另外，在計(jì)算過程中要注意單位的統(tǒng)一．
裂變反應(yīng)堆
[先填空]
1．核反應(yīng)堆：能維持和控制核裂變的裝置．
2．核反應(yīng)堆的構(gòu)成：堆芯、中子反射層、控制系統(tǒng)和防護(hù)層等部分．
(1)堆芯：由燃料棒、減速劑和冷卻劑組成．
(2)中子反射層：反射核裂變中產(chǎn)生的中子，使其進(jìn)一步參加鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．
(3)控制棒：用能吸收慢中子的鎘或硼鋼制成，以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．
[再判斷]
1．核反應(yīng)堆可以人工控制核反應(yīng)速度．(√)
2．減速劑的作用使快中子減速變成慢中子．(√)
3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一旦形成無法進(jìn)行人工控制．(×)
[后思考]
核反應(yīng)堆中的防護(hù)層的構(gòu)造和作用是什么？
【提示】核反應(yīng)堆中的防護(hù)層一般由金屬套、防止中子外逸的水層以及1m～2m厚的鋼筋混凝土構(gòu)成，可以有效地防止射線對(duì)人體及其他生命的侵害．
[核心點(diǎn)擊]
1．核反應(yīng)堆的組成
核反應(yīng)堆由堆芯、中子反射層、控制系統(tǒng)和防護(hù)層等部分組成．其中控制棒用能吸收慢中子的鎘或硼鋼制成，以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．之所以把它叫做“堆”，是因?yàn)槭澜缟系谝粋€(gè)核反應(yīng)堆是用石墨塊(用以控制反應(yīng)速度)和金屬鈾塊(反應(yīng)燃料)一層一層交替地“堆”起來而構(gòu)成的．
2．核反應(yīng)堆與原子彈爆炸的比較
原子彈爆炸時(shí)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度是無法控制的，為了用人工方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使核能比較平緩地釋放出來，人們制成了核反應(yīng)堆(核電站的核心設(shè)施)．核反應(yīng)堆是人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置．
3．核電站發(fā)電的主要原理
核燃料裂變釋放的能量使反應(yīng)區(qū)溫度升高．水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去．反應(yīng)堆放出的熱使水變成水蒸氣，這些高溫高壓的蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電．這一部分的工作原理和火力發(fā)電相同．
4．關(guān)于核反應(yīng)堆中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理，下列說法正確的是()
A．鎘棒能釋放中子，依靠釋放的多少控制反應(yīng)速度
B．用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量
C．利用鎘棒對(duì)中子吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，依靠插入的多少控制中子數(shù)量
D．鎘棒對(duì)鈾核裂變有一種阻礙作用，利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應(yīng)速度
【解析】鎘棒不是離子源不會(huì)釋放中子，A錯(cuò)誤，也不是減速劑，不能使快中子變?yōu)槁凶樱珺、D錯(cuò)誤，鎘棒對(duì)中子有吸收作用，通過中子強(qiáng)度檢測(cè)器檢測(cè)，當(dāng)反應(yīng)太強(qiáng)，鎘棒能自動(dòng)插入，多吸收中子，反之，自動(dòng)抽出，少吸收中子，故鎘棒也叫控制棒，C正確．
【答案】C
5．(多選)關(guān)于原子核反應(yīng)堆，下面哪種說法是正確的()
A．鎘棒是核燃料，裂變時(shí)釋放核能
B．鎘棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率
C．石墨的作用是吸收中子
D．冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出熱量
【解析】核燃料即為用濃縮鈾制成的鈾棒，鈾棒裂變時(shí)釋放核能；鎘棒具有很強(qiáng)的吸收慢中子的能力，通過控制鎘棒插入的深度來控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，即可控制反應(yīng)堆的功率；石墨的作用是使裂變產(chǎn)生的快中子減速成為慢中子；冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出熱量．則B、D正確，A、C錯(cuò)誤．
【答案】BD
學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十二)
(建議用時(shí)：45分鐘)
學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]
1．(多選)當(dāng)一個(gè)重核裂變時(shí)，它所產(chǎn)生的兩個(gè)核()
A．含有的質(zhì)子數(shù)較裂變前重核的質(zhì)子數(shù)不變
B．含有的中子數(shù)較裂變前重核的中子數(shù)不變
C．裂變時(shí)釋放的能量等于俘獲中子時(shí)得到的能量
D．可能是多種形式的兩個(gè)核的組合
【解析】由于在裂變反應(yīng)中吸收一個(gè)中子而釋放2～3個(gè)中子，質(zhì)子數(shù)并沒有發(fā)生變化，而兩個(gè)新核的中子數(shù)減少，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；反應(yīng)后質(zhì)量發(fā)生了虧損而釋放能量，并不等于俘獲中子時(shí)得到的能量，在裂變反應(yīng)中，產(chǎn)物并不是唯一的，而是多種多樣的，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．
【答案】AD
2．(多選)關(guān)于重核的裂變，以下說法正確的是()
A．核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時(shí)得到的能量
B．中子從鈾塊中通過時(shí)，但不一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
C．重核裂變釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)要減小
D．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時(shí)，要發(fā)生質(zhì)量虧損，放出核能
【解析】根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變釋放核能的原理分析可知，裂變時(shí)因鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程．釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時(shí)吸收的能量．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，即鈾塊的體積必須大于其臨界體積，如果體積小，中子從鈾塊中穿過時(shí)，碰不到原子核，則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就不會(huì)發(fā)生．在裂變反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)均守恒；即核子數(shù)守恒，所以核子數(shù)是不會(huì)減小的，因此選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確；重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí)，發(fā)生質(zhì)量虧損，從而釋放出核能，選項(xiàng)D正確．
【答案】BD
3．鈾核裂變時(shí)，對(duì)于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772108】
A．反應(yīng)堆中鈾的質(zhì)量是重要因素與體積無關(guān)
B．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變時(shí)產(chǎn)生的中子
C．若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就能夠發(fā)生
D．能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾塊的質(zhì)量無關(guān)
【解析】要使鈾核裂變發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須等于或大于臨界體積，如果組成鈾塊的體積小于臨界體積，則不會(huì)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子為快中子，這些快中子不能直接引發(fā)新的裂變．如果鈾塊的質(zhì)量大，則其體積大，若超過臨界體積則發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，由此知A、B、D錯(cuò)誤，C正確．
【答案】C
4．(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反應(yīng)式是23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n.下列說法正確的有()
A．上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出
B鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響
C．鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制
D．鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響
【解析】根據(jù)裂變反應(yīng)的規(guī)律和影響半衰期的因素解決問題．裂變反應(yīng)式中的10n為中子，鈾塊體積大于臨界體積，才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，且鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的，選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期不受外界壓強(qiáng)、溫度的影響，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
【答案】AC
5．下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是()
A.23892U―→23490Th＋42He
B.23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n
C.146C―→147N＋0－1e
D.94Be＋42He―→126C＋10n
【解析】題目選項(xiàng)中，23892U―→23490Th＋42He是α衰變，146C―→147N＋0－1e是β衰變，94Be＋42He―→126C＋10n是人工轉(zhuǎn)變，只有C選項(xiàng)是重核裂變，故B正確．
【答案】B
6．(多選)2020年以前我國將新增投產(chǎn)2300萬千瓦的核電站，核電站與火電站相比較，下列說法正確的是()
A．核燃料釋放的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量
B．就可采儲(chǔ)量來說，地球上核燃料資源遠(yuǎn)大于煤炭
C．在經(jīng)濟(jì)效益方面核電與火電不相上下
D．核電站沒有任何污染
【解析】核燃料釋放的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量，A項(xiàng)正確；就可采儲(chǔ)量所提供的能量來說，遠(yuǎn)大于煤炭所能提供的能量，而不是采儲(chǔ)量，B項(xiàng)錯(cuò)；在經(jīng)濟(jì)效益方面核電與火電不相上下，C項(xiàng)正確；核電站是有污染的，核反應(yīng)堆用過的核廢料具有很強(qiáng)的輻射性，要做特殊處理，D項(xiàng)錯(cuò)誤．
【答案】AC
7．下面是鈾核裂變反應(yīng)中的一個(gè)：23592U＋10n―→13654Xe＋9038Sr＋1010n.已知鈾235的質(zhì)量為235.0439u，中子的質(zhì)量為1.0087u，鍶90的質(zhì)量為89.9077u，氙136的質(zhì)量為135.9072u，則此核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm＝________u，釋放的核能ΔE＝________MeV.
【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772053】
【解析】質(zhì)量虧損Δm＝235.0439u＋1.0087u－135.9072u－89.9077u－10×1.0087u＝0.1507u
由ΔE＝Δmc2可求得釋放的核能ΔE＝0.1507uc2＝0.1507×931.5MeV＝140.3771MeV.
【答案】0.1507140.3771
8．落在日本廣島上的原子彈，相當(dāng)于2萬噸TNT炸藥放出的能量．原子彈放出的能量約8.4×1013J，試問有多少個(gè)23592U原子核進(jìn)行分裂？該原子彈中含23592U的質(zhì)量最小限度為多少千克？(一個(gè)23592U原子核分裂時(shí)所產(chǎn)生的能量約為200MeV)
【解析】一個(gè)23592U原子核分裂時(shí)所產(chǎn)生的能量約為200MeV＝200×106eV＝2.0×108×1.6×10－19J＝3.2×10－11J.
設(shè)共有n個(gè)23592U核發(fā)生裂變：n＝8.4×10133.2×10－11個(gè)≈2.6×1024個(gè)，鈾的質(zhì)量m＝235×10－3×2.6×10246.02×1023kg≈1.015kg.
【答案】2.6×1024個(gè)1.015kg
能力提升]
9．(多選)我國秦山核電站第三期工程中有兩組60萬千瓦的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電站的核能來源于23592U的裂變，下列說法正確的是()
A.23592U原子核中有92個(gè)質(zhì)子，143個(gè)中子
B.23592U的一種可能裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程為23592U＋10n―→13954Xe＋9538Sr＋210n
C.23592U是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短
D．一個(gè)23592U裂變能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J
【解析】由23592U的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)關(guān)系易知A正確；由核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知B正確；半衰期不受外界因素干擾，故C錯(cuò)誤；因?yàn)?00MeV＝200×106×1.6×10－19J＝3.2×10－11J，所以D正確．
【答案】ABD
10．(多選)人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖421所示的關(guān)系．下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法正確的是()
圖421
A．由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要吸收能量
B．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出核能
C．由原子核A裂變成原子核B和C時(shí)要吸收能量
D．在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度
【解析】原子核D和E的核子平均質(zhì)量大，結(jié)合成原子核F時(shí)存在質(zhì)量虧損，要釋放能量，A錯(cuò)誤；原子核A的核子平均質(zhì)量大，裂變成原子核B和C時(shí)質(zhì)量虧損，要放出核能，B正確、C錯(cuò)誤；鎘棒可以吸收中子，在反應(yīng)堆中能控制反應(yīng)速度，D正確．
【答案】BD
11.23592U受中子轟擊時(shí)會(huì)發(fā)生裂變，產(chǎn)生13956Ba和9436Kr，同時(shí)放出200MeV的能量，現(xiàn)要建設(shè)發(fā)電能力是50萬千瓦的核電站，用鈾235作為原子鍋爐的燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量全部被用來發(fā)電，那么一天需要純鈾235的質(zhì)量為多少？(阿伏加德羅常數(shù)取6.02×1023mol－1)
【解析】每天發(fā)電的總量
E＝24×3.6×103×5×108J＝4.32×1013J.
要得到這么多能量需要裂變的鈾原子數(shù)目n＝4.32×10132×108×1.6×10－19＝1.35×1024(個(gè))．
則對(duì)應(yīng)的質(zhì)量
m＝nNAμ＝1.35×10246.02×1023×235×10－3kg＝0.527kg.
【答案】0.572kg
12．在所有能源中，核能具有能量密度大，地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能．核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能．
(1)核反應(yīng)方程式23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，10n為中子，X為待求粒子，a為X的個(gè)數(shù)，則X為________，a＝________.以mU、mBa、mKr分別表示23592U、14156Ba、9236Kr核的質(zhì)量，mn、mp分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中傳播的速度，則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能ΔE是多少？
(2)有一座發(fā)電能力為P＝1.00×106kW的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝40%，假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題(1)中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過程放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，核的質(zhì)量mU＝390×10－27kg，求每年(1年＝3.15×107s)消耗的23592U的質(zhì)量．
【解析】(1)由反應(yīng)方程可知：X為10n，a為3，釋放的能量為
ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2.
(2)因電站發(fā)電效率為40%，故電站消耗23592U的功率為P′＝P40%＝10640%kW＝2.5×106kW，
電站每年消耗235U的能量為W＝Pt＝2.5×109×3.15×107J＝7.875×1016J.
每年消耗23592U的質(zhì)量為
M＝WΔEmU＝7.875×1016×390×10－272.78×10－11kg＝1105kg.
【答案】(1)10n3(mU－mBa－mKr－2mn)c2
(2)1105kg

高三物理核裂變教案29

一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗，會(huì)提前做好準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來，幫助高中教師能夠更輕松的上課教學(xué)。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的高中教案呢？為滿足您的需求，小編特地編輯了“高三物理核裂變教案29”，希望能對(duì)您有所幫助，請(qǐng)收藏。

第二節(jié)核裂變

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；

（2）知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；

（3）會(huì)計(jì)算重核裂變過程中釋放出的能量；

（4）知道什么是核反應(yīng)堆。了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。

2、過程與方法

（1）通過對(duì)核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)關(guān)系的理解，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力及應(yīng)用教學(xué)圖像處理物理問題的能力；

（2）通過讓學(xué)生自己閱讀課本，查閱資料，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括知識(shí)的能力和提出問題的能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

（1）激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探求真理的激情，樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)，通過核能的利用，思考科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系；

（2）通過教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到和平利用核能及開發(fā)新能源的重要性；

（3）確立世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)變化的，而變化過程必然遵循能量守恒的觀點(diǎn)。

教學(xué)重點(diǎn)：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其釋放核能的計(jì)算；重核裂變的核反應(yīng)方程式的書寫。

教學(xué)難點(diǎn)：通過核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系，推理得出由質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核釋放能量這一結(jié)論。

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。

（一）引入新課

大家都知道在第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束的時(shí)候，美國于1945年8月6日、9日先后在日本的廣島、長崎上空投下了兩顆原子彈，剎那間，這兩座曾經(jīng)十分美麗的城市變成一片廢墟。大家還知道目前世界上有少數(shù)國家建成了許多核電站，我國也相繼建成了浙江秦山核電站和廣東大亞灣核電站等。我想，現(xiàn)在大家一定想知道原子彈爆炸及核發(fā)電的原理，那么，我們這節(jié)課就來學(xué)習(xí)裂變，通過學(xué)習(xí)，大家就會(huì)對(duì)上述問題有初步的了解。

（二）進(jìn)行新課

1、核裂變（fission）

提問：核裂變的特點(diǎn)是什么？（重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應(yīng)，稱為裂變）

總結(jié)：重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為裂變。

提問：是不是所有的核裂變都能放出核能？（只有核子平均質(zhì)量減小的核反應(yīng)才能放出核能）

總結(jié)：不是所有的核反應(yīng)都能放出核能，有的核反應(yīng)，反應(yīng)后生成物的質(zhì)量比反應(yīng)前的質(zhì)量大，這樣的核反應(yīng)不放出能量，反而在反應(yīng)過程中要吸收大量的能量。只有重核裂變和輕核聚變能放出大量的能量。

2、鈾核的裂變

（1）鈾核的裂變的一種典型反應(yīng)。

提問：鈾核的裂變的產(chǎn)物是多樣的，最典型的一種核反應(yīng)方程式是什么樣的？

（2）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：

提問：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)〔chainreaction〕是怎樣進(jìn)行的？（這種由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）

（3）臨界體積（臨界質(zhì)量）：

提問：什么是臨界體積（臨界質(zhì)量）？（通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量）

（4）裂變反應(yīng)中的能量的計(jì)算。

裂變前的質(zhì)量：

kg，kg

裂變后的質(zhì)量：

kg，kg，kg，

學(xué)生計(jì)算：質(zhì)量虧損：

kg，

J=201MeV

總結(jié)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積。鈾核裂變的產(chǎn)物不同，釋放的能量也不同。

3、核電站

提問：核核反應(yīng)堆各組成部分在核反應(yīng)中起什么作用？

學(xué)生回答：鈾棒由濃縮鈾制成，作為核燃料。

學(xué)生回答：控制棒由鎘做成，用來控制反應(yīng)速度。

學(xué)生回答：減速劑由石墨、重水或普通水（有時(shí)叫輕水）做成，用來跟快中子碰撞，使快中子能量減少，變成慢中子，以便讓U235俘獲。

學(xué)生回答：冷卻劑由水或液態(tài)的金屬鈉等流體做成，在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出，確保反應(yīng)堆的安全。

學(xué)生回答：水泥防護(hù)層用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線，防止核輻射。

提問：核能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)？

優(yōu)點(diǎn)：①污染??；②可采儲(chǔ)量大；③比較經(jīng)濟(jì)。

缺點(diǎn)：①一旦核泄漏會(huì)造成嚴(yán)重的核污染；②核廢料處理困難。

點(diǎn)評(píng)：學(xué)生用自己的語言敘述，基本正確即可。

補(bǔ)充：了解常用裂變反應(yīng)堆的類型：秦山二期、大亞灣二期是壓水堆，秦山三期是沸水堆。

例題1、下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是（）

A、B、

C、D、

分析：核反應(yīng)中有四種不同類型的核反應(yīng)，它們分別是衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變、輕核聚變。其中衰變中有衰變、衰變等。

是衰變，是衰變，是人工轉(zhuǎn)變，只的C選項(xiàng)是重核裂變。

解：表示核裂變的是C

例題2、秦山核電站第一期工程裝機(jī)容量為30萬kW，如果1g鈾235完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量為8.21010J，并且假定產(chǎn)生的能量都變成了電能，那么，每年要消耗多少鈾235?（一年按365天計(jì)算）

學(xué)生回答：

解：核電站每天的發(fā)電量為W=Pt=3×108×24×3600J=2.592×1013J，每年的發(fā)電量W總=365W=9.46×1015J而1g鈾完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量為：8.2×1010J所以，每年消耗的鈾的量為：

點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生推理及公式演算的能力。注意速度單位的換算，運(yùn)算過程中帶單位運(yùn)算。適當(dāng)進(jìn)行愛國主義教育。