7　核聚变教案教学设计导入设计

六、裂

变·教案

一、教学目标

1．知道裂变的概念,知道什么是链式反应。

2．知道裂变过程中能释放出巨大能量。会计算裂变过程中释放出的能量。

3．知道什么是核反应堆,了解核电站及核能发电的优缺点。

4．通过这节课的学习提高学生对高科技知识的兴趣，增长环保意识和爱国热情。

二、重难点

1．裂变和（铀核）裂变反应方程。

2．对重核裂变、轻核聚变过程中释放能量的理解。

三、教

具

多媒体设备．

四、教学过程

1．引入新课

播放有关原子弹的影片。

问：它为什么有如此大的破坏能力呢？

你们可以在今天的这节课中寻找到答案。首先回忆一下我们上节课学过的内容（核反应、核能、质量亏损、质能方程E=mc2或ΔE＝Δmc2）

问：那么，上节课还学过什么样的核反应会释放出能量呢？

答：质子和中子结合成氘核，也就是核子结合成原子核时，有质量亏损，放出能量。

讲：物理学家进一步研究发现，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，也会发生质量亏损而放出巨大的能量。所以，释放核能的核反应类型有：

a.核子结合成原子核。

b.有些重核分裂成中等质量的核。

c.有些轻核结合成中等质量的核。

现在我们来讨论：原子序数较大的重核A分裂成原子序数较小的B核和C核时质量的变化（用具体数据举例分析）。

结论：质量减小，所以会放出能量，物理学中就把这样的过程叫做裂变。

【板书】1．裂变：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变．

今天这节课我们就学习重核的裂变。

我们从裂变的发现讲起。（德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，

钱三强、何泽慧夫妇的发现。）铀核的裂变就是一种典型的裂变。

【板书】2．铀核的裂变(录像投影) 铀核裂变的产物是多种多样的，其中一种典型的反应是

1141921【板书】（1）铀核裂变方程式：23592U0n56Ba36Kr30n（最后一项怎么写出来？）

铀核裂变放出来的中子又会怎么样呢？(录像投影) 【板书】(2)链式反应：铀核裂变要放出一些中子，这些中子又引起其他铀235核裂变，这种连续不断的裂变反应就叫链式反应．

伴随裂变产生的中子是实现链式反应的关键。

上节课我们学过了有关核能的计算，下面我们一起来计算铀核裂变过程中放出的能量有多大。

【板书】(3)裂变反应中的能量的计算．

1141921以上述典型反应(23592U0n56Ba36Kr30n)为例：

已知，铀原子核的质量为mU390.31391027kg,中子的质量为mn1.67491027kg，钡原子核的质量为mBa234.00161027kg，氪原子核的质量为mKr152.60471027kg，试计算一个铀原子核裂变时释放出多少能量。

解：质量亏损

Δm＝(mU＋mn)－(mBa＋mKr＋3mn) ＝0.3578×10-27 kg 释放的能量

ΔE＝Δmc2＝3.22021011J

3.22021011eV2.01108eV=201 MeV =191.610

试估算一下1kg铀235完全反应释放的能量是多少？若某种优质煤的热值为2.9×107J/kg，那么1kg铀完全反应放出的能量相当于多少吨这样的煤完全燃烧放出的热量？

解：1kg铀235含有的铀原子核数目为

1000N＝×6.02×1023＝2.56×1024个

2351kg铀完全反应释放的总能量为

E总＝N·ΔE＝2.56×1024×3.22021011J＝8.23×1013J 1t煤完全燃烧释放的能量为

E＝1000×2.9×107＝2.9×1010J 故1kg铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的吨数为

8.2310131t=2.84×103t M＝102.910由上述计算可见裂变放出的能量是何等的巨大啊！因此根据这个原理制造出了威力无比，杀伤力很强的原子弹。（录像投影）

【板书】（4）．原子弹爆炸原理：利用235U或239Pu等重原子核的链式反应迅速放出巨大的能量。

这也就回答了我们刚开始提出来的问题了。原子弹是我们普通老百姓没办法利用的，因为它是迅速释放出巨大的能量。

问：那我们怎么用得上核能呢？

答：把核能转变成其他形式的能再利用。核电站发电就是核裂变的另一应用。

【板书】3．核电站(录像投影) 它的核心设施是核反应堆。

(1)核反应堆（慢中子反应堆）

结合教材相关内容及投影图片，说明核反应堆由哪几部分构成，各部分有何作用，完成下面的表格，并总结出核能发电的优缺点。

基

本

结

构

作

用

①铀棒（用浓缩铀制成）

核反应的燃料

②中子减速剂（石墨、重水、普通水等）

使中子减速以便让铀235俘获

③控制棒（由镉做成）

吸收中子以控制反应速度

④水泥防护层

防止核辐射

⑤冷却系统（水、液态钠等）

a.传输能量

b.确保反应堆安全

【板书】(2)核能发电的优缺点

优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济．

缺点：①一旦核泄露会造成严重核污染；②核废料处理困难．

2．本节小结，指出重点。

3．巩固练习

（1）核反应中的燃料是________．用石墨、重水等作为________使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收．用镉棒来________以控制核反应的

________，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量．

（2）原子弹是利用_________反应来制成的．

（3）下列核反应中，表示核裂变的是[

] 2344A．23892U→90Th＋2He140B．146C→7N＋1e

1139941C．

235UnBaKr392056360n

4121D．

94Be＋2He→6C＋0n

235139941．U吸收一个慢中子后，分解成Xe和925438Sr，并放出下列什么粒子[

] （4）A．一个α粒子

B．一个氘核

C．三个中子

D．两个中子

（5）16世纪初，著名的葡萄牙航海家麦哲伦完成了著名的环球旅行，但损失惨重，五艘军舰只剩下一艘，265人只有18人生还．四个世纪后，美国的一般核潜艇“美人鱼”号步麦哲伦后尘，也环绕地球一周，不过这次航行全部在水下进行．

为什么核潜艇有如此强大的航海本领？请你根据普通潜艇和核潜艇动力来源的不同加以说明．

(提示：普通潜艇的动力主要是来自氧化反应产生的热量，这样它一定得需要大量的氧气，而氧气又主要来自于空气，因此普通潜艇一般在水面上航行．而核潜艇的动力来自内部的裂变反应，完全可以在水下航行，这样就可避免风浪的袭击)

参

考

答

案

(1)

铀235

减速剂

吸收中子

反应速度

(2)

裂变

（3）C

（4）C (5) 答：普通潜艇大都使用水下柴油机及蓄电池为动力装置．虽然整个潜艇可以沉入水中，但柴油机的进气管须露出水面．若用蓄电池的能量带动电动机来推动螺旋桨，潜航一定距离后必须浮上水面用柴油机充电．所以普通潜艇和鲸一样离不了水面上的空气．而核潜艇则不同，它是利用核反应堆作为动力装置．核反应堆和蒸汽发生器装在艇体的堆舱内．核

反应堆靠裂变所释放的大量热能，使冷却水达到较高温度，在蒸汽发生器里产生蒸汽，驱动装在机舱内的蒸汽轮机推动核潜艇前进．由于反应堆远行不需要来自水面上的空气，所以核潜艇能像鱼一样长期航行在水下．

4．课后作业

（1）复习本节课文．

（2）阅读课后阅读材料《增殖反应堆》．

（3）上网查阅有关裂变的资料，加深对裂变的认识．

（4）教材P81(6)做在作业本上。