資源簡介

5.4核裂變與核聚變 教案
【教材分析】
（一）教材分析
前面已經學習了關于原子核方面的知識，已經有了一定的基礎。本節內容由核裂變、核聚變以及核能的利用三部分組成。利用核能除了裂變，還可以利用聚變與熱核反應，認識核能的和平利用能為人類造福。在核裂變的三分裂和四分裂以及原子彈和氫彈的研制方面，可以介紹我國在這方面的成就，對學進行愛國主義教育。
【學情分析】
（一）學情分析
核裂變核聚變是核物理的基礎，也是學生們比較感興趣的原子彈、氫彈的入門知識。高中生對這一塊不是很熟悉，但對此內容卻非常感興趣，有比較濃烈的求知欲。對教師來說，如何將深奧的核物理給高中生講，并讓能大致解答他們的疑惑，為后續大學的相關專業學習埋下伏筆，這是這節課的重點。基于此，本節課從核物理現象出發，逐一介紹相關概念，科學家的探究，目前人類的應用，以及目前人類遇到的問題。讓同學們在學習知識點同時，增強自身的使命感，為以后的科研事業埋下種子。
【教學目標】
（一）教學目標
物理觀念∶知道核聚變與和裂變的不同，通過核反應方程能計算所釋放的能量。
科學思維∶能夠分清楚裂變和聚變的含義，知道當前核聚變是不受控制的。
科學探究：通過核裂變的示意圖推理出三分裂和四分裂的概念，了解物理學常用的方法一—推理法。
科學態度與責任∶通過觀看我國原子彈氫彈的爆炸視頻，激發學生獻身國防的愛國主義熱情。
【教學重難點】
（一）教學重難點
學習重點 核裂變反應及鏈式反應的條件、核聚變反應及條件
學習難點 受控核聚變反應
【新課導入】
（一）新課導入
【導入新課】大家都知道在第二次世界大戰即將結束的時候，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，現在大家一定想知道原子彈爆炸及核發電的原理，那么，我們這節課就來學習裂變，通過學習，大家就會對上述問題有初步的了解。
【新課講解】
（一）核裂變的發現
核裂變的發現
1．核裂變：重核被中子轟擊后分裂成兩個質量差不多的較輕原子核，并放出核能的過程。
2．鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時，鈾核發生裂變，其產物是多樣的，其中一種典型的反應是U＋n→Ba＋Kr＋3n。
3．鏈式反應：由重核裂變產生的中子使核裂變反應一代接一代繼續下去的過程，叫作核裂變的鏈式反應。
4．鏈式反應的條件：發生核裂變物質的體積大于或等于臨界體積或核裂變物質的質量大于或等于臨界質量。
（一）反應堆與核電站
核電站
【教師提問】核反應堆各組成部分在核反應中起什么作用？
讓學生閱讀課本核電站部分內容，分小組討論。
【學生討論】（1）鈾棒由濃縮鈾制成，作為核燃料。
（2）控制棒由鎘做成，用來控制反應速度。
（3）減速劑由石墨、重水或普通水（有時叫輕水）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。
（4）冷卻劑由水或液態的金屬鈉等流體做成，在反應堆內外循環流動，把反應堆內的熱量傳輸出，確保反應堆的安全。
（5）水泥防護層用來屏蔽裂變產物放出的各種射線，防止核輻射。
【教師提問】核能發電的優點、缺點？
【學生總結】（1）優點：①污染小；②可采儲量大；③比較經濟。
（2）缺點：①一旦核泄漏會造成嚴重的核污染；②核廢料處理困難。
（一）核聚變
核聚變
1．定義：兩個輕核結合成質量較大的核的核反應。輕核聚變反應必須在高溫下進行，因此又叫熱核反應。
2．核聚變舉例：H＋H→He＋n＋17.6 MeV。
3．實例分析
(1)宇宙天體：熱核反應在宇宙中時時刻刻地進行著，太陽就是一個巨大的熱核反應堆。
例題2（教材125頁練習7）
答案：Δm=pt/c2=4.22×109kg
(2)核武器：氫彈，由化學炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產生的高溫高壓引發熱核爆炸。（展示教材124頁圖片）
4．核聚變與核裂變相比有很多優點
(1)輕核聚變產能效率高；
(2)地球上核聚變燃料的儲量豐富；
(3)輕核聚變更為安全、清潔。
5．實現可控核聚變的方案：磁約束和慣性約束。
【板書】
（一）板書
5.4核裂變與核聚變
核裂變的發現
裂變；重核分裂成質量較小的核，釋放核能的反應的過程
鏈式反應：由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下去的過程
鏈式反應的條件：鈾的純度和鈾塊大小
二、反應堆與核電站
三、核聚變
1.核聚變：兩個輕核結合成一個質量較大的核
2.核聚變的條件：加熱到幾百萬卡爾文（熱核反應）
3.核聚變的例子：太陽、氫彈
【課后反思】
（一）課后反思
引導學生對本節多學知識進行自主交流探究，根據學生表述，查漏補缺，并有針對性地進行講解補充。

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