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1、“裂变”教学设计裂变、聚变 裂变、聚变 教学目标 1.知道重核的裂变和链式反应. 2.知道什么是聚变. 3.知道核反应堆和核电站。 4、通过介绍我国核电站的发展，对学生进行爱国主义教化。 5、通过介绍放射性污染和防护，进行环保教化。 6、了解聚变反应的特点，知道可控热核反应。 7、知道热核反应的区分及优越性。 8、通过介绍我国在可控热核反应方面成就，对学生进行爱国主义教化。 课题引入 1、核反应有些释放能量，有些汲取能量，人们想利用核能，当然必需选那些释放核能的核反应。什么样的核反应能释放核能呢？利用自然放射性放射性元素的衰变行吗？例如 U238在衰变时放出的粒子具有4.18MeV的能量，但它
2、的半衰期很长，达4.49亿年，衰变特别缓慢，功率太小。利用人工转变行吗？例如 可放出能量5.6MeV； 可放出能量4.8MeV； 但粒子击中原子核的概率太低，只有百万分之一、二。实在得不偿失！有哪些核反应才真正具有好用价值呢？ 2、说明有些重核分裂成中等质量的核，有些轻核结合成中等质量的核都能发生质量亏损放出巨大能量。物理学中，把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫裂变，把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫聚变。本节（包括课本第六节、第七节）介绍裂变和聚变。 重难点分析 1、裂变和聚变 精确的探讨表明原子核中核子的平均质量跟原子序数的关系，如人教社教材中图24-11所示，这个图线
3、是说明那些核反应释放能量的依据。这个图线表达了原子核组成的重要规律。按图线分析可知，怎样的反应有质量亏损是释放能量的，从而明确：裂变是重核分裂为质量较小的核，释放核能的反应；聚变是轻核结合为质量较大的核释放出核能的反应. 2、铀核的裂变 铀核的裂变，一般分裂为两个中等质量的核，叫二分裂，产物是多种多样的，一种典型的反应如下述核反应方程所示： （也有三分裂、四分裂现象，但出现的概率极低，约为二分裂的千分之三和万分之三。） 这个核反应的结果中，又释放出2-3个中子，这些中子又会引起其他原子核的裂变，形成链式反应，使裂变接着下去。当然维持链式反应是要有肯定条件的，这个条件是，每次裂变产生的中子，至少
4、平均有一个能再度引起裂变反应。这些中子，有的可能被杂质汲取，有可能穿出裂变物质体外，因而不能引起新的裂变发生。为维持链式反应要削减裂变物质中的杂质，增大裂变物质的体积。可以简洁介绍临界体积、临界质量的概念，纯U235球形的直径约4.8cm就达到了临界体积，其临界质量大约1kg左右. 依据质能方程可以计算出上述裂变反应释放的能量为201MeV.铀核的每个核子平均释放约1MeV. 3、核电站 利用核能发电的核心设施是核反应堆.核反应堆是用人工限制链式反应的装置，教学中要重点讲解并描述用人工方法限制链式反应速度的原理。其构造可利用挂图，分五部分予以介绍. （1）铀棒.由浓缩铀制成，作为核燃料 （2）
5、减速剂：常用的减速剂有石墨、重水等，使裂变中产生的快中子（能量在0.1-20MeV，平均约为2MeV）减速为慢中子（能量约为MeV），因为铀235裂变须要的是慢中子，只有通过减速，才能维持链式反应的进行. （3）限制棒：用镉制成.镉汲取中子的实力很强，调整镉棒插入的深度，变更汲取中子的数量，达到限制链式反应速度的目的. （5）冷却剂，常用水，液体钠等，在反应堆内外循环流淌，把反应堆产生的热能传出去用以发电，同时降温，保证平安. 4、聚变 聚变时平均每个核子释放的能量是裂变时的3-4倍（可以通过质能方程计算一下： 释放17.6MeV平均每个核子释放3.52MeV） 产生轻核聚变的条件是高温。必需
6、使轻核具有很大的动能，才能使它们接近到1015m发生聚变. 热核反应和裂变反应相比，具有很多优越性。热核反应释放能量比裂变反应大的多；热核反应产生放射性物质处理起来比裂变反应产生放射性物质简单；热核反应用的氘，储量丰富。 我国自行研制可控热核反应装置中国环流一号于1984年9月启动。具有国际先进水平的可控热核反应试验装置HT-T超导托卡马克于1994年安装胜利，标记我国在探讨可控热核反应方面具有肯定的实力。 巩固小结 第2节核裂变老师用书 第2节核裂变学习目标学问脉络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(重点)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
7、)4.知道什么是核反应堆了解常用裂变反应堆的类型(难点) 重核的裂变先填空1重核的裂变(1)核裂变：用中子轰击铀核，铀核分裂成质量相近的两部分，并释放出能量的核反应过程叫做核裂变(2)裂变能：核裂变释放出的能量称为裂变能，也称核能或原子能核裂变是释放核能的方法之一(3)铀核裂变的产物多种多样，其中有代表性的有：10n23592U9538Sr13954Xe210n10n23592U14156Ba9236Kr310n.2链式反应(1)定义：在23592U核裂变释放出巨大能量的同时，平均每次可以放出23个中子，这些中子称为第1代中子，假如其中至少有一个接着轰击23592U，使之发生裂变，就能产生第2
8、代中子，这样不断接着下去，中子会不断增加，裂变反应就会不断加强，就形成了裂变的链式反应能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做临界体积(2)条件：发生链式反应必需具备两个条件：a.铀核的体积达到临界体积；b.必需存在持续不断的中子源再推断1原子核释放粒子的过程也是核裂变的过程()2用中子轰击重核使之分裂实现核裂变()3利用不行控的快中子轰击超过临界体积的铀块产生链式反应制成原子弹()后思索重核裂变反应是否满意电荷数守恒？是否满意质量数守恒？【提示】重核裂变反应属于核反应，满意电荷数守恒，质量数守恒核心点击1铀核的裂变和裂变方程(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，复核
9、中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形态(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力快速减弱，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或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)常见的裂变方程：23592U10n13954Xe9538Sr210n.23592U10n14456Ba8936Kr310n.2链式反应的条件(1)有慢中子轰击(2)铀块的体积大于临界体积，或铀块的质量大于临界质量以上两个条件满意一个，则另一个条件自动满意3裂变反应的能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量一个铀235核裂变时释放的能量
10、假如按200MeV估算，1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温4铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应在自然铀中，主要有两种同位素，99.3%的是铀238，0.7%的是铀235，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它们和中子发生作用的状况不同(1)铀235：俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘获低能量的中子发生裂变的概率大(2)铀238：只有俘获能量大于1MeV的中子才能发生裂变，且裂变的几率小能量低于1MeV的中子只与铀核发生弹性碰撞，不引起裂变因此，为了使链式反应简单发生，最好利用纯铀235.1(多选)关于重核的裂变，以下
11、说法正确的是()A核裂变释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量B铀核裂变在自然界中会自发地产生C重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要削减D由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【解析】依据重核发生裂变的条件和裂变释放能量的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，因而释放的能量远大于其俘获中子时汲取的能量；重核裂变只能发生在人为核反应中；在裂变反应中核子数是不会削减的，因此A正确，B、C错误重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，必定发生质量亏损，从而释放出核能，所
12、以D正确【答案】AD2(多选)1938年哈恩用中子轰击铀核，发觉产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些射线下列关于这个试验的说法中正确的是()A这个试验的核反应方程是23592U10n14456Ba8936Kr310nB这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C试验中产生的射线穿透实力极强D这个反应中释放出的能量可以用爱因斯坦的质能方程来计算【解析】依据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：23592U10n14456Ba8936Kr310n，选项A正确；铀核裂变过程中产生射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量依据爱因斯坦的质能方程计算，选项B错误，
13、D正确；核反应中产生的射线，穿透实力极强，是能量极高的光子，选项C正确【答案】ACD3现有的核电站比较广泛采纳的核反应之一是：23592U10n14360NdZr310n801e(1)核反应方程中的是中微子，它不带电，质量数为零试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；(2)已知铀(U)核的质量为235.0493u，中子质量为1.0087u，钕(Nd)核质量为142.9098u，锆核质量为89.9047u又知1u1.66061027kg，试计算，1kg铀235大约能产生的能量是多少？【解析】(1)依据电荷数和质量数守恒，可得Zr的电荷数Z9260840质量数A2361433190.(2)方法一：
14、质量亏损m(mUmn)(mNdmZr3mn)0.2174u.一个铀核裂变释放能量Em931.5MeV0.2174931.5MeV202.5MeV1kg铀核含有的原子核数为n10002356.021023个2.5621024个1kg铀核产生的能量E总nE2.562202.51024MeV5.21026MeV5.210261061.61019J8.31013J.方法二：m(mUmn)(mNdmZr3mn)0.2174u0.21741.66061027kg3.61028kgEmc23.61028(3108)2J3.241011Jn10002356.021023个2.5621024个E总nE2.562
15、10243.241011J8.31013J.【答案】(1)4090(2)8.31013J重核裂变核能计算的方法解答这类问题，一般是先依据核反应方程求出一个重核裂变时发生的质量亏损，由质能方程计算出释放的能量，然后用阿伏加德罗常数把核能与重核质量联系起来；另外，在计算过程中要留意单位的统一裂变反应堆先填空1核反应堆：能维持和限制核裂变的装置2核反应堆的构成：堆芯、中子反射层、限制系统和防护层等部分(1)堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成(2)中子反射层：反射核裂变中产生的中子，使其进一步参与链式反应(3)限制棒：用能汲取慢中子的镉或硼钢制成，以限制链式反应的速度再推断1核反应堆可以人工限制核反应
16、速度()2减速剂的作用使快中子减速变成慢中子()3链式反应一旦形成无法进行人工限制()后思索核反应堆中的防护层的构造和作用是什么？【提示】核反应堆中的防护层一般由金属套、防止中子外逸的水层以及1m2m厚的钢筋混凝土构成，可以有效地防止射线对人体及其他生命的侵害核心点击1核反应堆的组成核反应堆由堆芯、中子反射层、限制系统和防护层等部分组成其中限制棒用能汲取慢中子的镉或硼钢制成，以限制链式反应的速度之所以把它叫做“堆”，是因为世界上第一个核反应堆是用石墨块(用以限制反应速度)和金属铀块(反应燃料)一层一层交替地“堆”起来而构成的2核反应堆与原子弹爆炸的比较原子弹爆炸时链式反应的速度是无法限制的，为
17、了用人工方法限制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)核反应堆是人工限制链式反应的装置3核电站发电的主要原理核燃料裂变释放的能量使反应区温度上升水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流淌，把反应堆内的热量传输出去反应堆放出的热使水变成水蒸气，这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电这一部分的工作原理和火力发电相同4关于核反应堆中用镉棒限制反应速度的原理，下列说法正确的是()A镉棒能释放中子，依靠释放的多少限制反应速度B用镉棒插入的多少限制快中子变为慢中子的数量C利用镉棒对中子汲取实力强的特点，依靠插入的多少限制中子数量D镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其
18、与铀的接触面积的大小限制反应速度【解析】镉棒不是离子源不会释放中子，A错误，也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，B、D错误，镉棒对中子有汲取作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强，镉棒能自动插入，多汲取中子，反之，自动抽出，少汲取中子，故镉棒也叫限制棒，C正确【答案】C5(多选)关于原子核反应堆，下面哪种说法是正确的()A镉棒是核燃料，裂变时释放核能B镉棒的作用是限制反应堆的功率C石墨的作用是汲取中子D冷却剂的作用是限制反应堆的温度和输出热量【解析】核燃料即为用浓缩铀制成的铀棒，铀棒裂变时释放核能；镉棒具有很强的汲取慢中子的实力，通过限制镉棒插入的深度来限制链式反应的速度，即可限制反应堆的
19、功率；石墨的作用是使裂变产生的快中子减速成为慢中子；冷却剂的作用是限制反应堆的温度和输出热量则B、D正确，A、C错误【答案】BD学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)学业达标1(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A含有的质子数较裂变前重核的质子数不变B含有的中子数较裂变前重核的中子数不变C裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D可能是多种形式的两个核的组合【解析】由于在裂变反应中汲取一个中子而释放23个中子，质子数并没有发生改变，而两个新核的中子数削减，故选项A正确，B错误；反应后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子时得到的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，而是多种多
20、样的，故选项D正确，选项C错误【答案】AD2(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是()A核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B中子从铀块中通过时，但不肯定发生链式反应C重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【解析】依据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程释放的能量远大于其俘获中子时汲取的能量链式反应是有条件的，即铀块的体积必需大于其临界体积，假如体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生在裂变反应中质量数、电荷数均守恒；
21、即核子数守恒，所以核子数是不会减小的，因此选项A、C错误，B正确；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放出核能，选项D正确【答案】BD3铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是()【导学号：64772108】A反应堆中铀的质量是重要因素与体积无关B为了使裂变的链式反应简单发生，最好干脆利用裂变时产生的中子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能否发生链式反应与铀块的质量无关【解析】要使铀核裂变发生链式反应，铀块的体积必需等于或大于临界体积，假如组成铀块的体积小于临界体积，则不会发生链式反应裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能干脆引
22、发新的裂变假如铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确【答案】C4(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是23592U10n14456Ba8936Kr310n.下列说法正确的有()A上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C铀核的链式反应可人工限制D铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】依据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题裂变反应式中的10n为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A、C正确，选项B错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误【答案】
23、AC5下列核反应中，表示核裂变的是()A.23892U23490Th42HeB.23592U10n14456Ba8936Kr310nC.146C147N01eD.94Be42He126C10n【解析】题目选项中，23892U23490Th42He是衰变，146C147N01e是衰变，94Be42He126C10n是人工转变，只有C选项是重核裂变，故B正确【答案】B6(多选)2022年以前我国将新增投产2300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法正确的是()A核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量B就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C在经济效益方面核电与火电不前不后D核电
24、站没有任何污染【解析】核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所供应的能量来说，远大于煤炭所能供应的能量，而不是采储量，B项错；在经济效益方面核电与火电不前不后，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特别处理，D项错误【答案】AC7下面是铀核裂变反应中的一个：23592U10n13654Xe9038Sr1010n.已知铀235的质量为235.0439u，中子的质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中质量亏损m_u，释放的核能E_MeV.【导学号：64772053】【解析】质量
25、亏损m235.0439u1.0087u135.9072u89.9077u101.0087u0.1507u由Emc2可求得释放的核能E0.1507uc20.1507931.5MeV140.3771MeV.【答案】0.1507140.37718落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量原子弹放出的能量约8.41013J，试问有多少个23592U原子核进行分裂？该原子弹中含23592U的质量最小限度为多少千克？(一个23592U原子核分裂时所产生的能量约为200MeV)【解析】一个23592U原子核分裂时所产生的能量约为200MeV200106eV2.01081.61019J3.210
26、11J.设共有n个23592U核发生裂变：n8.410133.21011个2.61024个，铀的质量m2351032.610246.021023kg1.015kg.【答案】2.61024个1.015kg实力提升9(多选)我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，下列说法正确的是()A.23592U原子核中有92个质子，143个中子B.23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为23592U10n13954Xe9538Sr210nC.23592U是自然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，上升温度半衰期缩短D一个23592
27、U裂变能放出200MeV的能量，合3.21011J【解析】由23592U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200MeV2001061.61019J3.21011J，所以D正确【答案】ABD10(多选)人们发觉，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图421所示的关系下列关于原子结构和核反应的说法正确的是()图421A由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要汲取能量B由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C由原子核A裂变成原子核B和C时要汲取能量
28、D在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了限制核反应速度【解析】原子核D和E的核子平均质量大，结合成原子核F时存在质量亏损，要释放能量，A错误；原子核A的核子平均质量大，裂变成原子核B和C时质量亏损，要放出核能，B正确、C错误；镉棒可以汲取中子，在反应堆中能限制反应速度，D正确【答案】BD11.23592U受中子轰击时会发生裂变，产生13956Ba和9436Kr，同时放出200MeV的能量，现要建设发电实力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天须要纯铀235的质量为多少？(阿伏加德罗常数取6.021023mol1)【解析】每天发电的总量E24
29、3.61035108J4.321013J.要得到这么多能量须要裂变的铀原子数目n4.32101321081.610191.351024(个)则对应的质量mnNA1.3510246.021023235103kg0.527kg.【答案】0.572kg12在全部能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能(1)核反应方程式23592U10n14156Ba9236KraX是反应堆中发生的很多核反应中的一种，10n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为_，a_.以mU、mBa、mKr分别表示
30、23592U、14156Ba、9236Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E是多少？(2)有一座发电实力为P1.00106kW的核电站，核能转化为电能的效率40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能E2.781011J，核的质量mU3901027kg，求每年(1年3.15107s)消耗的23592U的质量【解析】(1)由反应方程可知：X为10n，a为3，释放的能量为E(mUmBamKr2mn)c2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗23592U的功率为PP40%10640%
31、kW2.5106kW，电站每年消耗235U的能量为WPt2.51093.15107J7.8751016J.每年消耗23592U的质量为MWEmU7.875101639010272.781011kg1105kg.【答案】(1)10n3(mUmBamKr2mn)c2(2)1105kg 核反应、核能与裂变-示例 教学重点：核的人工转变和核能的计算 教学难点：核能的计算 教学示例： 一、人工核转变 1、质子的发觉 卢瑟福 2、中子的发觉 查德威克 二、核能 1、核能 2、质量亏损 3、质能方程 ； 4、核能的计算 例题1：已知质子和中子结合成氘核时的质量亏损为0.004010-27kg，则此过程中释放
32、的能量为多少？ 解：依据爱因斯坦的质能方程知 =eV =2.2MeV 例题2：静止的锂核 在俘获一个中子后，生成一个氘核和一个粒子，并释放4.8MeV的能量（1）写出核反应方程式（2）计算反应过程中的质量亏损 解：（1） （2）依据爱因斯坦的质能方程知： = 三、核裂变 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫裂变 四、铀核的裂变 1、裂变方程 具有多样性 2、核能的释放 举例计算铀核裂变过程释放的能量 3、链式反应 动画演示此过程 五、裂变的应用 1、原子弹 2、核反应堆 六、作业 高三物理核裂变教案29 其次节核裂变 三维教学目标 1、学问与技能 （1）知道核裂变的概念，知道重核
33、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，培育学生的逻辑推理实力及应用教学图像处理物理问题的实力； （2）通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培育学生归纳与概括学问的实力和提出问题的实力。 3、情感、看法与价值观 （1）激发学生酷爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学看法，培育学生基本的科学素养，通过核能的利用，思索科学与社会的关系； （2）通过教学，让学生相识到和平利用核能及开发新能源的重要
34、性； （3）确立世界是物质的，物质是运动改变的，而改变过程必定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：老师启发、引导，学生探讨、沟通。 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。 （一）引入新课 大家都知道在其次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，这两座曾经非常漂亮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很多核电
35、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，现在大家肯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：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。 提问：是不是全部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：不是全部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汲取大量的能量。只有重核裂变和轻核
36、聚变能放出大量的能量。 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？ （2）链式反应： 提问：链式反应chainreaction是怎样进行的？（这种由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代接着下去的过程，叫做核裂变的链式反应） （3）临界体积（临界质量）： 提问：什么是临界体积（临界质量）？（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： kg，kg 裂变后的质量： kg，kg，kg， 学生计算：质量亏损： kg， J=201MeV 总结
37、：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代接着下去的过程，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？ 学生回答：铀棒由浓缩铀制成，作为核燃料。 学生回答：限制棒由镉做成，用来限制反应速度。 学生回答：减速剂由石墨、重水或一般水（有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量削减，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淌，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的平安。 学生回答：水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出
38、的各种射线，防止核辐射。 提问：核能发电的优点、缺点？ 优点：污染小；可采储量大；比较经济。 缺点：一旦核泄漏会造成严峻的核污染；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。 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。 例题1、下列核反应中，表示核裂变的是（） A、B、 C、D、 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。其中衰变中有衰变、衰变等。 是衰变，是衰变，是人工转变，只的C选项是重核裂变。 解：表示核裂变的是C 例题2、秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，假如1g铀235完全裂变时产
39、生的能量为8.21010J，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=3108243600J=2.5921013J，每年的发电量W总=365W=9.461015J而1g铀完全裂变时产生的能量为：8.21010J所以，每年消耗的铀的量为： 点评：培育学生推理及公式演算的实力。留意速度单位的换算，运算过程中带单位运算。适当进行爱国主义教化。 第24页 共24页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页