《2017-2018学年高中物理 第五章 核能与社会 5.2 裂变及其应用教案 沪科版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第五章 核能与社会 5.2 裂变及其应用教案 沪科版选修3-5（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5.2 裂变及其应用三维教学目标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；（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，培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力；（2）通过让学生自己阅读课本，培养学生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）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度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系；（2）通
2、过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性；（3）确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然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：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学过程：（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
3、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，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 的核，释放出核能的反应，称为裂变。提问：是不是所有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：不是所有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吸收大量的能量。只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。2、铀核的
4、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chain reaction是怎样进行的？（这种由重核裂变产生的 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）（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 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=201MeV3、核电站核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？铀棒由浓缩
5、铀制成，作为核燃料。控制棒由镉做成，用来控制反应速度。减速剂由石墨、重水或普通水（有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获。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动，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的安全。学生回答：水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。裂变反应堆的常见类型：重水堆，高温气冷堆，快中子增值反应堆核电站的工作模式：一回路系统蒸汽发生器、稳压器、冷却剂、主泵。二回路系统蒸汽驱动汽轮发电系统。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重的核污染；核废料处理困难。点评：
6、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1：关于铀核裂变，下列说法正确的是()A铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B铀核裂变时还能同时释放23个中子C为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235D铀块的体积对产生链式反应无影响解析铀核受到中子的冲击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的裂变成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，需使铀块
7、体积超过临界体积，故B、C正确答案BC例2：现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：UnNdZr3(n)8(e)(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235.049 3 u，中子质量为1.008 7 u，钕(Nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u又知1 u相当于931.5 MeV，试计算一次核裂变中释放的核能；(3)试计算1 kg铀235大约能产生的能量解析(1)根据核反应中质量数和电荷数守恒知，锆的电荷数Z9260840，质量数A236143390，核反应方程式中应用符号Zr表示(2
8、)核反应前后的质量亏损为mmUmnmNdmZr3mn0.217 4 uEmc20.217 4931.5 MeV202.508 1 MeV(3)1 kg铀235中的铀核数为n6.021023个2.561024个1 kg铀235完全裂变产生的能量EnE2.561024202.508 1 MeV5.181026 MeV8.291013 J答案(1)4090(2)202.508 1 MeV(3)5.181026 MeV(或8.291013 J)巩固练习1关于重核的裂变，下列说法正确的是()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，一定发生链式反应C重核裂变释放出大量的能量，产生
9、明显的质量亏损，所以核子数减少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，放出核能答案D解析根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，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因而其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的链式反应是有条件的，即铀块的体积必须不小于其临界体积如果体积小，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核子数是不会减少的，如U裂变为Sr和Xe的核反应，其核反应方程为：UnSrXe10n其中各粒子质量分别为mU235.043 9 u，mn1.008 67 umSr8
10、9.907 7 u，mXe135.907 2 u质量亏损为m(mUmn)(mSrmXe10mn)0.151 0 u可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C均错误重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，还会再发生质量亏损，从而释放出核能综上所述，选项D正确2现已建成的核电站的能量来自于()A天然放射性元素衰变放出的能量B人工放射性同位素放出的能量C重核裂变放出的能量D化学反应放出的能量答案C3下列核反应中，属于核裂变反应的是()A.5BnLiHeB.UThHeC.7NHe8OHD.UnBaKr3n答案D解析由核裂变反应的特点知，D正确4核反应堆
11、是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成()A核燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B核燃料、减速剂、发热系统和传热系统C核燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统D核燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统答案A解析核反应堆主要由核燃料、中子减速剂、控制棒和热交换器组成因此A选项正确5在核反应方程式92UnSr54XekX中()AX是中子，k9 BX是中子，k10CX是质子，k9 DX是质子，k10答案B解析设X的电荷数是Z，质量数是A，根据题意设核反应的关系式，由电荷数守恒得9203854kZ解得kZ0，由质量数守恒得235190136kA解得kA10.综合解得k0，Z0，可知X是中子；A1，k10，可知选项B正确在校园的时候曾经梦想去桂林，到那山水甲天下的阳朔仙境，漓江的水呀常在我心里流，去那美丽的地方是我一生的期望，有位老爷爷他退休有钱有时间，他给我描绘了那幅美妙画卷，刘三姐的歌声和动人的传说，亲临其境是老爷爷一生的心愿，我想去桂林呀，我想去桂林，可是有时间的时候我却没有钱，我想去桂林呀，我想去桂林，可是有了钱的时候我却没时间- 5 -
