高三物理教案：《核裂變》教學(xué)設(shè)計(jì)

　　核裂變

　　三維教學(xué)目標(biāo)

　　1、知識與技能

　　(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)與社會的關(guān)系;

　　(2)通過教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識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)，大家就會對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)〔chain reaction〕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污染小;②可采儲量大;③比較經(jīng)濟(jì)。

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

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

　　點(diǎn)評：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。