(選修3-5)9.6重核的裂變教案

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理（選修35）人教版 第十九章 原子核新課標(biāo)要求1內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn) （1）知道原子核的組成。知道放射性和原子核的衰變。會用半衰期描述衰變速度，知道半衰期的統(tǒng)計意義。 （2）了解放射性同位素的應(yīng)用。知道射線的危害和防護。 例1 了解放射性在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。 例2 調(diào)查房屋裝修材料和首飾材料中具有的放射性，了解相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。 （3）知道核力的性質(zhì)。能簡單解釋輕核與重核內(nèi)中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)具有不同比例的原因。會根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷守恒寫出核反應(yīng)方程。 （4）認(rèn)識原子核的結(jié)合能。知道裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)。關(guān)注受控聚變反應(yīng)研究的進展。 （5）知道鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生條件。了解裂變反應(yīng)堆的工作原理。了解常用裂變反應(yīng)堆的類型。知道核電站的工作模式。 （6）通過核能的利用，思考科學(xué)技術(shù)與社會的關(guān)系。 例3 思考核能開發(fā)帶來的社會問題。 （7）初步了解恒星的演化。初步了解粒子物理學(xué)的基礎(chǔ)知識。 例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。 2活動建議： （1）通過查閱資料，了解常用的射線檢測方法。 （2）觀看有關(guān)核能利用的錄像片。 （3）舉辦有關(guān)核能利用的科普講座。新課程學(xué)習(xí)196 重核的裂變新課標(biāo)要求（一）知識與技能1知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量。2知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。3會計算重核裂變過程中釋放出的能量。4知道什么是核反應(yīng)堆。了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點。（二）過程與方法1通過對核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)關(guān)系的理解，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力及應(yīng)用教學(xué)圖像處理物理問題的能力。2通過讓學(xué)生自己閱讀課本，查閱資料，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括知識的能力和提出問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀1激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探求真理的激情，樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)，通過核能的利用，思考科學(xué)與社會的關(guān)系。2通過教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識到和平利用核能及開發(fā)新能源的重要性。3確立世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運動變化的，而變化過程必然遵循能量守恒的觀點。教學(xué)重點1鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其釋放核能的計算。2重核裂變的核反應(yīng)方程式的書寫。教學(xué)難點通過核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系，推理得出由質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核釋放能量這一結(jié)論。教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。課時安排1 課時教學(xué)過程（一）引入新課教師：大家都知道在第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束的時候，美國于1945年8月6日、9日先后在日本的廣島、長崎上空投下了兩顆原子彈，剎那間，這兩座曾經(jīng)十分美麗的城市變成一片廢墟大家還知道目前世界上有少數(shù)國家建成了許多核電站，我國也相繼建成了浙江秦山核電站和廣東大亞灣核電站等。我想，現(xiàn)在大家一定想知道原子彈爆炸及核發(fā)電的原理，那么，我們這節(jié)課就來學(xué)習(xí)裂變，通過學(xué)習(xí)，大家就會對上述問題有初步的了解。播放VCD光碟，展示原子彈爆炸的過程及原子彈爆炸后形成的慘景的片段。學(xué)生：觀看原子彈爆炸的過程，并形成裂變能放出巨大能量的初步認(rèn)識。點評：激發(fā)起學(xué)生主動探求知識的欲望，從而為下一步進行教學(xué)活動奠定一個良好的基礎(chǔ)。（二）進行新課1核裂變（fission）提問：核裂變的特點是什么？讓學(xué)生閱讀課本核裂變部分內(nèi)容，分小組討論。每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結(jié)果。學(xué)生回答：重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應(yīng)，稱為裂變。教師總結(jié)：重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為裂變。提問：是不是所有的核裂變都能放出核能？讓學(xué)生閱讀有關(guān)核子平均質(zhì)量有補充材料。分小組討論。每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結(jié)果。學(xué)生回答：只有核子平均質(zhì)量減小的核反應(yīng)才能放出核能。點評：有利于培養(yǎng)學(xué)生合作式學(xué)習(xí)的能力。知識總結(jié)：不是所有的核反應(yīng)都能放出核能，有的核反應(yīng)，反應(yīng)后生成物的質(zhì)量比反應(yīng)前的質(zhì)量大，這樣的核反應(yīng)不放出能量，反而在反應(yīng)過程中要吸收大量的能量。只有重核裂變和輕核聚變能放出大量的能量。點評：個人及小組的競爭，活躍課堂氣氛，激活學(xué)生思維，增加學(xué)習(xí)的趣味性。2、鈾核的裂變（1）鈾核的裂變的一種典型反應(yīng)。提問：鈾核的裂變的產(chǎn)物是多樣的，最典型的一種核反應(yīng)方程式是什么樣的？讓學(xué)生閱讀課本核裂變部分內(nèi)容分小組討論每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結(jié)果。學(xué)生回答：（2）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：提問：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)chain reaction是怎樣進行的？學(xué)生回答：這種由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。點評：學(xué)生用自己的語言敘述，基本正確即可。（3）臨界體積（臨界質(zhì)量）：提問：什么是臨界體積（臨界質(zhì)量）？學(xué)生回答：通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。（4）裂變反應(yīng)中的能量的計算。裂變前的質(zhì)量：kg， kg裂變后的質(zhì)量：kg，kg，kg，學(xué)生計算：質(zhì)量虧損：kg，J=201MeV知識總結(jié)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積。鈾核裂變的產(chǎn)物不同，釋放的能量也不同。 3、核電站提問：核核反應(yīng)堆各組成部分在核反應(yīng)中起什么作用？讓學(xué)生閱讀課本核電站部分內(nèi)容，分小組討論。每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結(jié)果。學(xué)生回答：鈾棒由濃縮鈾制成，作為核燃料。學(xué)生回答：控制棒由鎘做成，用來控制反應(yīng)速度。學(xué)生回答：減速劑由石墨、重水或普通水（有時叫輕水）做成，用來跟快中子碰撞，使快中子能量減少，變成慢中子，以便讓U235俘獲。學(xué)生回答：冷卻劑由水或液態(tài)的金屬鈉等流體做成，在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出，確保反應(yīng)堆的安全。學(xué)生回答：水泥防護層用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線，防止核輻射。教師（提問）：核能發(fā)電的優(yōu)點、缺點？學(xué)生回答：優(yōu)點：污染小；可采儲量大；比較經(jīng)濟。缺點：一旦核泄漏會造成嚴(yán)重的核污染；核廢料處理困難。點評：學(xué)生用自己的語言敘述，基本正確即可。教師（補充）：了解常用裂變反應(yīng)堆的類型：秦山二期、大亞灣二期是壓水堆，秦山三期是沸水堆。4、例題例題1、下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是（ ）A、B、C、D、分析：核反應(yīng)中有四種不同類型的核反應(yīng)，它們分別是衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變、輕核聚變。其中衰變中有衰變、衰變等。是衰變，是衰變，是人工轉(zhuǎn)變，只的C選項是重核裂變。學(xué)生回答：解：表示核裂變的是C點評：培養(yǎng)學(xué)生的擴散散性思維。例題2、秦山核電站第一期工程裝機容量為30萬kW，如果1g鈾235完全裂變時產(chǎn)生的能量為8.21010 J，并且假定產(chǎn)生的能量都變成了電能，那么，每年要消耗多少鈾235?（一年按365天計算）學(xué)生回答： 解：核電站每天的發(fā)電量為W=Pt=3108243600 J=2.5921013 J.每年的發(fā)電量W總=365W=9.461015 J而1 g鈾完全裂變時產(chǎn)生的能量為8.21010 J.所以，每年消耗的鈾的量為點評：培養(yǎng)學(xué)生推理及公式演算的能力。注意速度單位的換算，運算過程中帶單位運算。適當(dāng)進行愛國主義教育。（三）課堂小結(jié)通過本堂課的學(xué)習(xí)，主要讓學(xué)生知道核裂變的概念，知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，會計算重核裂變過程中釋放出的能量，知道什么是核反應(yīng)堆，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點。本堂課的學(xué)習(xí)主要采用讓學(xué)生自學(xué)閱讀、小組相互交流、師生共同概括，學(xué)生討論等方式來組織教學(xué)，主要培養(yǎng)學(xué)生合作式學(xué)習(xí)的能力，自主學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣。讓學(xué)生樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)。（四）作業(yè)：（1）請學(xué)生課后閱讀課本內(nèi)容，鞏固課堂學(xué)習(xí)的知識。（2）請學(xué)生課后閱讀“STS原子彈與科學(xué)家的