5.4 核裂变与核聚变（教学设计）高中物理（人教版2019选择性必修第三册）.docx

第4节核裂变与核聚变

教学设计

备课人

学科

物理

课题

5.4核裂变与核聚变

教学内容分析

前面已经学习了关于原子核方面的知识，已经有了一定的基础。本节内容由核裂变、核聚变以及核能的利用三部分组成。利用核能除了裂变，还可以利用聚变与热核反应，认识核能的和平利用能为人类造福。在核裂变的三分裂和四分裂以及原子弹和氢弹的研制方面，可以介绍我国在这方面的成就，对学进行爱国主义教育。

学情分析

核裂变核聚变是核物理的基础，也是学生们比较感兴趣的原子弹、氢弹的入门知识。高中生对这一块不是很熟悉，但对此内容却非常感兴趣，有比较浓烈的求知欲。对教师来说，如何将深奥的核物理给高中生讲，并让能大致解答他们的疑惑，为后续大学的相关专业学习埋下伏笔，这是这节课的重点。基于此，本节课从核物理现象出发，逐一介绍相关概念，科学家的探究，目前人类的应用，以及目前人类遇到的问题。让同学们在学习知识点同时，增强自身的使命感，为以后的科研事业埋下种子。

教学目标

物理观念∶知道核聚变与和裂变的不同，通过核反应方程能计算所释放的能量。

科学思维∶能够分清楚裂变和聚变的含义，知道当前核聚变是不受控制的。

科学探究：通过核裂变的示意图推理出三分裂和四分裂的概念，了解物理学常用的方法一——推理法。

科学态度与责任∶通过观看我国原子弹氢弹的爆炸视频，激发学生献身国防的爱国主义热情。

教学重难点

教学重点：核裂变、核聚变。

教学难点：核裂变。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

新课导入

较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的核的过程中，都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器，利用的就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转化和使用的呢？

阅读课本问题，思考如何利用原子核在分裂和合并过程中产生的能量。

观察原子弹爆炸的图片。

通过引导学生思考如何利用原子核分裂和合并过程中产生的能量。提高学生的学习兴趣。

新课教学

一、核裂变的发现

1、核裂变

核裂变：重核受粒子打击，分裂成质量较小的核，释放核能的反应。

⑴铀核裂变的一种典型情形

（最典型的一种核反应方程式）

⑵铀核的三分裂、四分裂

概率：三分裂：四分裂：

1947年我国著名物理学家钱三强、何泽慧夫妇在巴黎首先观察到中子轰击铀核的三分裂和四分裂现象。

链式反应

⑴定义：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，这种反应叫核裂变的链式反应。

（2）临界体积和临界质量：使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。

发生链式反应的条件：铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。

思考：

如图为核裂变示意图。

(1)重核裂变是一种天然现象吗？

(2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？

答案：(1)不是(2)不能

解析：重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中，只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变。

3、核裂变释放大量的能量

一个铀235核裂变时释放的能量如果200MeV估算，1kg铀235全部裂变时放出的能量就相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能!

小试牛刀

【例题】(多选)关于重核裂变的说法正确的是(AD)

A.重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数多

B.只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应

C.为了使裂变的链式反应容易发生，不能利用裂变时产生的中子

D.裂变过程中释放能量，质量亏损

【例题】铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是(C)

A.铀块的质量是重要因素，与体积无关

B.为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子

C.若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生

D.裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关

学习裂变的概念。

知道裂变的过程。

通过核裂变方程，观察核反应遵循的规律：质量数守恒、电荷守恒。

观看视频

总结链式反应的概念以及发生链式反应的条件。

引发学生思考

完成课堂练习。

通过类比细胞的分裂，让学生更好的理解“裂变”的概念。

让学生明确链式反应的概念，并由学生总结链式反应发生的条件。提高学生的自主学习能力。

带动同学的学习积极性

通过课堂练习，巩固基础知识。

1、反应堆：

通过可控制的链式反应来释放核能的装置。

①铀棒：由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成，它是核反应堆的燃料。

②石墨(或重水)：石墨(或重水)作为慢化剂，附着在铀棒周围，使反应生成的快中子变为慢中子，便于被铀235“捉”住，发生核裂变。

③镉棒：主要作用是吸收中子，控制反应速度，所以叫作控制棒。

④水