四、裂变和聚变第二课时教案

裂变和聚变

三维教学目标

1、知识与技能

（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；知道什么是链式反应；

（2）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。

（3）了解可控热核反应及其研究和发展；知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。

2、过程与方法：通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力

3、情感、态度与价值观

（1）通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学；

（2）认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。

教学重点:链式反应,聚变核反应的特点。聚变反应的条件。

教学方法:教师启发、引导，学生讨论、交流。

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

大家都知道在第二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，这两座曾经十分美丽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许多核电站，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，现在大家一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和聚变，通过学***家就会对上述问题有初步的了解。 （二）进行新课

一. 核能:原子核发生变化时所释放出的能量。

讨论：要利用核能，就要设法让核能释放出来，怎样才能释放核能？

讨论1：要由天然放射性元素的原子核的衰变，来取得核能行不行？

讨论2：靠原子核的人工转变释放核能行不行？

小结：获得核能途径---重核裂变和轻核聚变。

二、核裂变（fission）

1、概念：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量相近的新核，并释放出能量的过程。（典例：铀核裂变）

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 反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应）

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

3、核裂变的应用

核电站----属于可控制的链式反应的结果！核能是如何转化成电能的？

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：控制棒由镉做成，用来控制反应速度。

原子弹――根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！

用心

爱心

专心

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三、聚变及其条件

1、1、概念：2个质量较小的原子核在高温高压条件下聚合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。

但它发生的条件是要达到几百万度的高温，因而聚变反应也叫热核反应。典例：（氢核聚变、太阳）

提问：什么叫轻核的聚变？（两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变）

要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。

说明：

（1）热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107 K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！

（2）上世纪四十年代，人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹，氢弹是利用热核反应制造的一种在规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应，它的威力是原子弹的十几倍。

提问：氢弹爆炸原理是什么？

阅读教材：课本图19.7-1是氢弹原理图，它需要用原子炸药来引爆，以获得热核反应所需要的高温，而这些原子炸药又要用普通炸药来点燃。

2、应用：氢

弹――根据核聚变的原理制成。威力比原子弹还大，但需要引爆原子弹，产生大量热量，引发聚变。

1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。

氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的目前，人们还不能控制核聚变的速度，但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应，以使核聚变造福于人类。我国在这方面的研究和实验也处于世界领先水平。请同学们自学教材，了解聚变与裂变相比有哪些优点？

总结(1)：聚变与裂变相比，即地球上聚变燃料的储量丰富。

如1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油。聚变与裂变相比，是轻核聚变反应更为安全、清洁。

实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了。另外，氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质，比裂就所生成的废物的数量少，容易处理。

（2）我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况。

EAST全超导托卡马克实验装置以探索无限而清洁的核聚变能源为目标，这个装置也被通称为“人造太阳”，能够像太阳一样给人类提供无限清洁的能源。目前，由中科院等离子体物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置大部件已安装完毕，进入抽真空降温试验阶段。我国的科学家就率先建成了世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置，模拟太阳产生能量。

(3)

国际热核计划

国际热核聚变实验反应堆早在1985年就由原苏联在美苏日内瓦峰会上提出，1986年开始设计和筹建，1998年基本完成前期工作。国际热核计划将历时35年，总投资额将超过100亿美元。目前，该计划共有7方参与，分别是欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度。欧盟承担40％的研发费用，其他6方各承担10％

。 用心

爱心

专心

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与目前的核电站不同，聚变反应堆从本质上讲不会发生泄漏，所以国际热核实验反应堆和下一代核聚变反应堆不会发生重大事故。另外，它也不对环境和周围居民构成威胁。

（三）小结与练习

（四）问题的提出：核能即能杀人，又能造福人类

，我们应如何应对？展开说明核能利用的利与弊

用心

爱心

专心- 3 -