7　核聚变优秀教案范文

课时：1 2018年 6 月 12 日 星期 二

课题

教学目标

重点

难点

关键

学情

分析

核裂变

课型

新授

1.

知识与技能：知道链式反应的发生条件.了解裂变反应堆的原理

2.

过程与方法：教师启发、引导，学生讨论、交流

3.

情感态度与价值观：

知道链式反应的发生条件.了解裂变反应堆的原理

教(学)具.资料

裂变反应堆的原理

了解常用裂变反应堆的类型，知道核电站的工作模式

投影仪

激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态教 学 内 容

主导调控

主体活动

时间

12引言：

1该核反应中释放的比结合能为1.10Mev.远远大0n1H1H于（几百万倍）化学反应中平均一个核子上释放的能量……然而不是所有的核反应都能放出核能……1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，反应不仅迅速强烈、释放出很高的能量，而且铀核分裂成为一些原子序数小得多的、更轻的物质成分……

一.核裂变：重核受到其他粒子（如中子）轰击时分裂成两块或两块以上中等质量的核的过程称为裂变. 1.裂变典型实例：

11

14489235nBa3UKr+ + + 5692360n0

1192141235

3KrBanU+ 36+ 0n+ 05692

2.链式反应：重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这就是链式反应

①临界体积：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

②链式反应条件：铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积

奥托·哈恩

哈恩的重大发现是“重核裂变反应”。20世纪30年代以后，科学家纷纷致力于研究如何使用人工方法来实现核嬗变。正当哈恩和莉泽·迈特纳一起致力于这一研究时，第二次世界大战爆发了。莉泽·迈特纳因是犹太人、只得逃离柏林到瑞典斯德哥尔摩避难。

哈恩未放弃这方面的努力，他与另一位德国物理学家弗里茨·斯特拉斯曼合作，又开始了新的尝试和探索。1938年末，当他们用一种慢中子来轰击铀核时，竟出人意料地发生了一种异乎寻常的情况：反应不仅迅速强烈、释放出很高的能量，而且铀核分裂成为一些原子序数小得多的、更轻的物质成分。难道这就是核裂变？起初哈恩虽然意识到这不是一般的放射性嬗变，但也不敢肯定这就是裂变。他把实验结果和自己的想法写信告诉了莉泽·迈特纳，却得到了她的有力支持。她在复信中明确指出：“这种现象可能就是我们当初曾设想过的铀核的一种分裂。”后来，哈恩

经过多次试验验证，终于肯定了这种反应就是铀235的裂变。核裂变的意义不仅在于中子可以把一个重核打破，关键的是在中子打破重核的过程中，同时释放出能量。

核裂变的发现无疑是释放原子能的一声春雷。在此之前的人们对释放原子能的争议中，怀疑论者还占上风，不少人以为要打破原子核，需要额外给强大的能量，根本不可能在打破的过程中还能释放出更多的能量。而铀核裂变的发现，当时就被认为“以这项发现为基础的科学成就是十分惊人的，那是因为它是在没有任何理论指导的情况下用纯化学的方法取得的。

→

→

利用一个中子轰击一个轴核，使轴核发生裂变，在反应中还放出2个中子，中子对未反应的轴核再进行轰击，从而使核反应出现连锁反应，在短时间内出现积累效应。铀-235 的临界质量约为1 kg，质量超过1 kg 则发生爆炸

3.理解：①裂变的产物是不确定的而且存在三裂变或四裂变（钱三强）

②重核在吸收一个中子以后再分裂成两个或更多个质量较小的原子核，不是中子直接把重核撞开

4.裂变中释放的结合能:已知下列核反应中各粒子质量如下,试

1计算反应中释放235114489

nBa3nKr+ + 5692U+

3600的结合能和比结

合能：

2727

mU390.3139mn1.674910 Kg

10kg

272727

Kr152.604710kg 3mn5.024710kg mBa234.001610

km

m0.35781027解： kg 奥本海默

227821942年8月，奥本 J=201MeV 说明：

Emc0.357810(3.010)海默被任命为研制→

1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量 二.链式反应的应用：

1.核反应堆：用人工方法控制核裂变链式反应速度并获得核能的装置，叫做反应堆. 主要构造：核燃料棒（铀棒）、控制棒（镉棒）、减速剂（水）、防护层、冷却系统（水）. 工作原理：控制棒的作用：调节中子数目，以控制链式反应的速度。

常用的慢速剂：水（H2O)、重水（D2O）、石墨

（不吸收或很少吸收中子的物质）. 2.核电站：利用反应堆中的核燃料裂变放出的核能转变为电能的发电厂，叫做核电站. 3.原子弹：学生看书了解

任何有核反应堆的国家都不难得到爆炸级的裂变材料，原子弹的基本设计又如此简单，从而为防止核武器扩散带来了困难。1964年10月16日中国爆炸了第一颗原子弹1967年6月17日中国爆炸了第一颗氢弹.中国在1959年开始起步时，国民经济发生严重困难.1959年6月，苏联政府撕毁中苏在1957年10月签订的关于国防新技术协定，随后撤走专家，中国决心完全依靠自己的力量来实现这一任务。中国首次试验的原子弹取"596"为代号,就是以此激励中国军民大力协同做好这项工作。1964年10月16日，首次原子弹试验成功。经过两年多，1966年12月28日，小当量的氢弹原理试验成功；半年之后，于1967年6月17日成功地进行了百万吨级的氢弹空投试验。中国坚持独立自主、自力更生的方针，在世界上以最快的速度完成了核武器这两个发展阶段的任务

原子弹的“曼哈顿计划”的实验室主任，在新墨西哥州沙漠建立洛斯阿拉莫斯实验室，整个计划的经费是20亿美元，总工作人数10万。1943年有4000名科学家进驻洛斯阿拉莫斯，著名的科学家费米、波尔、费曼、冯纽曼等大师级物理学家皆在其内。1945年8月6日上午8时15分17秒，美国在日本广岛投下了第一枚原子弹。奥本海默领导着整个团队完成了这场历史上前所未有的大规模有组织的科学奇迹“原子弹之父”。

然而，面对着成功和荣誉，奥本海默的心情是苦涩而复杂的。科学的目的不仅仅在于探索大自然的奥秘，也在于改善人们的生活条件并增进人类福祉。

然而原子弹的研制，却很难与此目标一致，且包含着危及人类自身生存的潜在危险。尤其是当纳粹德国已经战败且已知其并不具备核能力。当现场目击第一颗原子弹试爆成功所展现的世界末日般情景时，科学家们体验到的绝不仅仅是成功的喜悦，更有着对于其未来的难以抑制的恐惧和担忧，他们清楚，这个孽障一旦被他们从潘多拉魔盒中“释放”出来，其对于人类生命价值的肆虐和威胁，就不再为他们所能控制掌握了

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一.核裂变：重核受到其他粒子（如中子）轰击时分裂成两块或两块以上中等质量的核的过程称为裂变

1.裂变典型实例：

2.链式反应：

3.理解：

二.链式反应的应用：

1.核反应堆：用人工方法控制核裂变链式反应速度并获得核能的装置，叫做反应堆. 2.核电站：

3.原子弹：

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