高中物理 《裂变》教案 新人教版选修3
核裂变与核聚变 教案—人教版(2019)高中物理选择性必修三
教案上课时间：年月日题课选择性必修三第五章第4节：核裂变与核聚变课型新课时共2课时教学目标1. 了解核裂变反应及链式反应的条件。
2.知道反应堆的工作原理及其类型，知道核电站的工作流程。
3.了解核聚变反应及条件，关注受控核聚变反应研究的进展。
4.了解两类核能应用的利弊，关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。
学习重点核裂变反应及链式反应的条件、核聚变反应及条件学习难点受控核聚变反应教学过程教学环节（含备注）教学内容引入新课讲授新课（边讲授边讨论学案预习题）一.引入新课核电站和原子弹是怎样转化和利用核能的？氢弹与原子弹有什么异同？二.进行新课（一）核能释放原理：只有重核裂变和轻核聚变时，因质量亏损能放出大量的能量。
（二）核裂变的发现1．核裂变：重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的较轻原子核，并放出核能的过程。
2．铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多样的，其中一种典型的反应是23592U＋1n→14456Ba＋8936Kr＋31n。
3．链式反应：由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应。
4．链式反应的条件：发生核裂变物质的体积大于或等于临界体积或核裂变物质的质量大于或等于临界质量。
（三）反应堆与核电站1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是核反应堆，它主要由以下几部分组成：(1)核燃料：铀棒；(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生核裂变，采用石墨、重水或普通水(也叫轻水)作慢化剂；(3)控制棒：利用镉吸收中子能力很强的特性，采用插入镉棒的方法控制链式反应的速度；。
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
铀核的裂变
发现 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。
裂变产物：多种多样
+
++
Байду номын сангаас
重核的裂变只发生在人 为控制的核反应中，自 然界不会自发的产生
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程式：
求： （1）一个铀核裂变释放的能量 解 亏损质量：
释放能量：
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程式：
求： （2）试计算1kg铀235全部裂变时所释放的能量？
解 1kg铀中含铀核数量为： N个铀核裂变放出能量为：
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡 和氪，同时放出三个中子，其核反应方程式：
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应的过程
如图为核裂变示意图
（1）重核裂变是一种天然现象吗？ （2）只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ 重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反 应中只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应
定义：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。
根据链式反应的原理，似乎任何铀块只 要有中子进入，都能发生链式反应
但事实并非如此
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
高中物理第十九章6核裂变教案新人教版选修3_5
核裂变三维教学目标一、知识与技术（1）明白核裂变的概念，明白重核裂变中能释放出庞大的能量；（2）明白什么是链式反映；（3）会计算重核裂变进程中释放出的能量；（4）明白什么是核反映堆。
了解常常利用裂变反映堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。
二、过程与方式（1）通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培育学生的逻辑推理能力及应用教学图像处置物理问题的能力；（2）通过让学生自己阅读讲义，查阅资料，培育学生归纳与归纳知识的能力和提出问题的能力。
3、情感、态度与价值观（1）激发学生酷爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培育学生大体的科学素养，通过核能的利用，试探科学与社会的关系；（2）通过教学，让学生熟悉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，物质是运动转变的，而转变进程必然遵循能量守恒的观点。
教学重点：链式反映及其释放核能的计算；重核裂变的核反映方程式的书写。
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割裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。
教学方式：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）引入新课大家都明白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日前后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，霎时间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟。
大家还明白目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也接踵建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。
我想，此刻大家必然想明白原子弹爆炸及核发电的原理，那么，咱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）进行新课一、核裂变（fission）提问：核裂变的特点是什么？（重核割裂成质量较小的核的反映，称为裂变）总结：重核割裂成质量较小的核，释放出核能的反映，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映才能放出核能）总结：不是所有的核反映都能放出核能，有的核反映，反映后生成物的质量比反映前的质量大，如此的核反映不放出能量，反而在反映进程中要吸收大量的能量。
人教课标版高中物理选修3-5：《核裂变》教案-新版
19．6 核裂变★教材分析与学情分析本节知识从内容上来讲非常抽象，从掌握知识的角度来讲理解、记忆的成分较多。
因此本堂课应该引导学生进行讨论，加深对相关内容的理解。
当前，在新能源的开发和利用中，核能非常重要。
核能包括裂变能和聚变能，本节只讨论裂变能的产生及其和平利用。
教材沿重核裂变→链式反应（可控链式反应）→核电站这条主线展开。
教学方法主要是以学生阅读教材、背景材料及相关图片为基础，以问题为中心，锻炼学生的思维能力。
而对于裂变能的计算应引导学生复习前面学过的相关知识，注重知识的迁移。
★核心素养通过《核裂变》的学习过程培养学生的逻辑推理能力及应用数学图像处理物理问题的能力。
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，思考科学与社会的关系。
让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。
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。
★教学目标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。
了解核电站的工作原理及核能发电的优缺点。
★教学重点1．链式反应及其释放核能的计算。
2．重核裂变的核反应方程式的书写。
★教学难点1．通过核子比结合能与质量数的关系，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。
2．维持链式反应的条件。
★教学过程（一）简要复习，引入新课复习本章第5节的主要内容，给出原子核的比结合能与质量数关系的图像。
教师：同学们来看一下这个图像，从图像上大家可以获得哪些信息？学生：中等大小的核最稳定，因为这些核的比结合能最大。
教师：那大家猜想一下，获得核能的途径有哪些？学生：使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，核子将发生新的质量亏损，释放新的结合能。
老师：对了，物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变。
高中物理选修三5.4核裂变和核聚变教案1
第4节 核裂变和核聚变一、教学目标1、知道重核裂变、核聚变的概念。
2、知道什么是链式反应。
3、了解聚变反应的特点及其条件，了解可控热核反应及其研究和发展.4、会计算核反应中释放的能量。
二、教学重难点1、核反应方程式的书写2、释放核能的计算。
三、教学过程（一）重核裂变1、重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。
2、核裂变是释放核能的方法之一。
3、铀核的裂变（1）铀核的裂变的一种典型反应。
最典型的一种核反应方程式是2351141921920563603U n Ba Kr n +→++(2)释放的核能的计算Δm=（235.043u+1.0087u)(1409139u+91.8973u+3.0261u)=0.2153uΔE=0.2153u ×931.5Mev=200.55Mev(3)铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。
（二）链式反应1、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。
（见示意图523）2、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。
（三）轻核聚变1、轻核聚变成较重核，引起结合能变化的方式获得核能，这样的核反应称为核聚变。
2、氢核聚变：21H+31H→42He+10n3、能量计算：ΔE＝Δmc2＝17.6 MeV，平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍。
4、氚的获得：（四）可控热核聚变1、（1）聚变与裂变相比，轻核聚变产能效率高。
（2）聚变与裂变相比，地球上聚变燃料的储量丰富。
（3）聚变与裂变相比，轻核聚变反应更为安全、清洁。
2、发生条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的间距达到核力作用的范围。
要使它们达到这种程度，必须克服原子核间巨大的库仑斥力，这就得让核子获得足够大的动能。
以氘核发生聚变为例，必须在大约108 K高温下，使氘核获得至少70 keV的动能才能达到核力作用的范围而发生核聚变。
5.4核裂变与核聚变 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3
5.4核裂变与核聚变〖教材分析〗前面已经学习了关于原子核方面的知识，已经有了一定的基础。
本节内容由核裂变、核聚变以及核能的利用三部分组成。
利用核能除了裂变，还可以利用聚变与热核反应，认识核能的和平利用能为人类造福。
在核裂变的三分裂和四分裂以及原子弹和氢弹的研制方面，可以介绍我国在这方面的成就，对学进行爱国主义教育。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道核聚变与和裂变的不同，通过核反应方程能计算所释放的能量。
科学思维∶能够分清楚裂变和聚变的含义，知道当前核聚变是不受控制的。
科学探究：通过核裂变的示意图推理出三分裂和四分裂的概念，了解物理学常用的方法一—推理法。
科学态度与责任∶通过观看我国原子弹氢弹的爆炸视频，激发学生献身国防的爱国主义热情。
〖教学重难点〗教学重点：核裂变、核聚变。
教学难点：核裂变。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的核的过程中，都有可能释放出能量。
核电站以及原子弹、氢弹等核武器，利用的就是这些核能。
在这些装置中，核能是怎样被转化和使用的呢?20世纪30年代，物理学家的一个重大发现改变了人类历史。
原子核在"分裂或聚合"时，会释放出惊人的能量。
二、新课教学（一）核裂变的发现1.裂变的概念奥地利物理学家迈特纳和弗里施进一步研究了这个过程，发现铀核被中子轰击后会复合成一种不稳定的同位素，形状也从原来的球型被拉长成这样。
核子间距离远了，核力迅速减小，不足以克服库仑斥力使原子核恢复原来的形状，所以最后原子核会分裂成两块质量差不多的碎块，同时放出中子。
弗里施觉得这个过程和细胞分裂挺像的，所以把这类核反应定名为核裂变。
即重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应的过程，叫做核裂变。
n 3Kr Ba n U 108936144561023592++→+裂变的生成物是多种多样。
比如会裂为先和斯，也可能会裂变为钡和氪，同时放出一些中子。
高三物理教案——《裂变》
裂变教学目标1．知识目标1)知道原子核的人工转变,知道核能的概念.2)了解爱因斯坦的质量方程,知道质量亏损的概念.3)会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能.2．能力目标应用能力、计算能力的培养3．德育目标通过我国核研究介绍，增强爱国主义教育和科学精神教育。
重点难点分析：裂变方程是重点，也是难点教学设计思路１、教材利用质量亏损的概念引入“核子平均质量”来讲解这部分内容，图23-11与平均结合能实质一样，充分利用此图有助于学生理解。
2、衰变或原子核人工转变，反应中能量不是功率太小就是由于粒子轰击原子核发生反应的概率太小不能用作有效的能源。
裂变时的反应使得这种“潜伏”在核内的巨大能量有可能被有效利用。
3、对核电站的原理介绍要有所侧重。
介绍我国核电事业。
教学媒体课件、录象资料教学过程：（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．(用挂图或VCD光碟，展示原子弹爆炸后形成的蘑菇状烟云及广岛原子弹爆炸后的惨景的照片．)（二）新课活动1、裂变让学生通过自学讨论后，回答下列问题．(1)核反应过程有些是要吸收能量的，有些是释放能量的，那么到底什么，样的核反应才能释放能量?释放能量的过程有：①核子结合成原子核②重核分裂成中等质量的核．③轻核结合成中等质量的核．(2)什么叫核子的平均质量，不同的原子核核子的平均质量一定都相同吗?原子核的质量除以核子数叫核子的平均质量，并不是所有原子核的核子的平均质量均相同(有部分原子核的核子的平均质量相同)．(3)为什么核子平均质量大的原子核变成核子平均质量小的核会放出能量?核反应过程中核子数是守恒的，因反应前核的总质量大于反应后原子核的总质量，即反应过程中发生质量亏损，据爱因斯坦的质能方程可知会放出能量．1、由核子平均质量大的原子核变成核子平均质量小的原子核要放出能量。
人教版高中物理第三册裂变教案
裂变一、教学目标1．知识目标：〔1〕理解核子平均质量曲线，知道释放核能的两条途径——重核裂变和轻核聚变〔2〕知道铀核裂变及其链式反应的原理〔3〕了解核反应堆和核电站的基本原理.2．能力目标：掌握铀核的裂变的核反应方程，会根据其质量亏损计算释放的核能.3．德育目标：通过向学生介绍我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇在核裂变反应研究方面的成就向学生进行爱祖国、爱科学的教育.二、教学重点铀核的裂变及其链式反应核.三、教学难点核子平均质量曲线及其意义.四、教学方法本节内容以教师讲授为主，首先通过研究核子平均质量曲线的特点说明释放核能的两条途径——重核裂变和轻核聚变，然后重点研究铀核的裂变及其链式反应，最后简单介绍核反应堆的原理及其应用——核电站.五、教学用具投影仪及投影片、多媒体辅助教学系统及课件.六、课时安排1 课时七、教学过程〔一〕引入新课通过上一节的学习，同学们知道在核反应中由于存在质量亏损会释放巨大的核能，那么怎样才能将核能有效的释放出来为人类的生产和生活服务呢？［教师点拨］什么样的核反应才能有效释放核能呢？前面讨论过的原子核的天然衰变及人工转变过程中都有核能的释放，那能不能有效的加以利用呢？［学生思考］…［教师分析］在原子核天然衰变过程中虽然有核能的释放，但由于大多数天然存在的放射性元素的半衰期都很长〔铀238的半衰期大约为5亿年，钴60的半衰期也要5.27年〕，天然衰变过程通常进行的非常缓慢，方程的功率很小，人又无法控制，除了用于医疗和科研，作为能源的实用价值不大.在原子核人工转变过程中，虽然也有核能的释放，但由于作为“炮弹〞的入射粒子击中靶核的机会太少了，常常只有几百万分之一，用这样的方法来获得核能是得不偿失的.那怎样有效获得核能呢？这就是本节要研究的问题.〔二〕进行新课1．释放核能的途径1.1 核子平均质量及其意义［教师点拨］请同学们翻开元素周期表，看看原子核的质量跟原子序数之间有什么关系？［学生回答］随原子序数的增大而增大，但二者并不是简单的正比关系，原子核的质量也不是核子数的整数倍.［教师点拨］想一想，为什么？这是因为核子在结合成原子核时发生质量亏损而造成的，不同的原子核平均每个核子产生的质量亏损不同，因而释放的能量就不同. 核子平均质量越小，其核子结合成原子核时释放的能量就越大，其原子核就越稳定. 可见核子平均质量反映了原子核的稳定程度.核子平均质量——原子核的质量与其核子总数的比值，反应原子核的稳定程度，核子平均质量越小，原子核就越稳定.1.2 核子平均质量曲线〔投影图22—12〕图22—12科学家通过精确的实验研究，得出核子平均质量与原子序数之间的关系有如图22—12所示的关系.［教师点拨］从这个图线中可以得出，原子序数较小的轻核〔如D、E、F〕和原子序数较大的重核〔如A〕其核子平均质量都较大，而原子序数处于中间的中等质量的核〔如B、C〕其平均核子质量较小.1.3 释放核能的方法和途径那么通过什么样的核转变才能使原子核产生质量亏损而释放核能呢？［学生回答］使平均核子质量较大的核转变为平均核子质量较小的核，就可以产生质量亏损而释放核能.［教师点拨］那释放核能的具体途径有哪几种？［学生回答］把较重的原子核使其分裂转化为较轻的原子核，或把几个较轻的原子核结合成较重的原子核.［教师总结］把较重的原子核使其分裂成较轻原子核而释放核能的核反应叫裂变，把较轻的原子核结合成较重原子核而释放核能的核反应叫聚变.·释放核能的方法——产生质量亏损的核反应·释放核能的途径——裂变和聚变2．铀核的裂变2.1 铀核的裂变反应：1939年〔德国〕哈恩和斯特拉斯曼首次发现：23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n说明：裂变产物不是惟一确定的，有时还会发生三分裂或四分裂.我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇1946年在巴黎首次发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核裂变研究中做出的重要贡献.不过三分裂和四分裂发生的几率很小，分别为二分裂的千分之三和万分之三.2.2 释放的核能［学生活动］计算铀核裂变的质量亏损：裂变前的质量：mU=390.3139×10-27 kg，mn＝1.6749×10-27 kg裂变后的质量：mBa=234.0016×10-27 kg，mKr=152.6047×10-27 kg，3mn=5.0247×10-27 kg，质量亏损：Δm＝〔mU＋mn〕－〔mBa＋mKr＋3mn〕＝0.3578×10-27 kg释放核能：ΔE＝Δmc2＝201 MeV，平均每个核子释放能量约1 MeV.说明：如果按照一个铀核裂变释放200 MeV的能量来估算，1 kg铀全部裂变放出的核能就相当于2500 t优质煤完全燃烧时释放的化学能，可见核能是多么巨大的能源.3.链式反应一般说来，一个铀核裂变总要释放2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样裂变反应就会不断的进行下去，这就是链式反应如图22—13所示.图22—13［电脑动画演示链式反应的过程］［教师点拨］如果对链式反应不加以人工控制，那么它的反应速度将呈几何级数增加，大量的铀核在极短时间内全部裂变就会释放巨大的能量形成爆炸，这就是原子弹的原理.为了使裂变反应的能量平稳的释放，为人类的生产和生活服务，科学家发明了核反应堆并用于发电，这就是核电站.3．核反应堆及核电站［学生自学，了解以下问题］3.1 核反应堆——用人工控制链式反应的装置.3.2 核反应堆的构造原理〔投影图22—14〕图22—14〔1〕铀棒〔核燃料〕：天然铀或浓缩铀在天然铀中主要有两种同位素，其中99.3％是铀238，0.7％是铀235，铀235俘获各种能量的中子都能发生裂变，而且俘获能量低的中子〔慢中子〕发生裂变的几率较大，而铀238只有俘获能量大于1 MeV的快中子才能发生裂变，并且几率很小.因此通常用浓缩铀235作为核反应堆的燃料.〔2〕减速剂：石墨、重水或普通水由于裂变产生的中子速度都很大，不容易使铀235发生裂变，因此要在铀棒周围放上减速剂，使快中子跟减速剂的原子核发生碰撞能量减少，变成慢中子.常用的减速剂有石墨、重水或普通水.〔3〕控制棒：镉棒控制棒通过插入的深度来调节中子的数目以控制链式反应的速度.由于镉具有很强的吸收中子的能力，控制棒通常用镉做成.3.3 核电站：利用核能发电的电站〔1〕能量转换：通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能.〔2〕世界各国核电发展情况简介.〔3〕核电站的核辐射防护及核废料处理.〔三〕小结本节通过核子平均曲线，说明了释放核能的两条途径——裂变和聚变，重点讨论了裂变及其链式反应的原理，了解了核反应堆的构造原理及其应用——核电站. 〔四〕布置作业阅读课后材料《增殖反应堆》〔五〕板书设计1．释放核能的途径1.1 核子平均质量及其意义核子平均质量——原子核的质量与其核子总数的比值，反应原子核的稳定程度，核子平均质量越小，原子核就越稳定.1.2 核子平均质量曲线及其特点：两头大中间小.1.3 释放核能的方法和途径——重核裂变或轻核聚变.2．铀核的裂变2.1 铀核的裂变反应：1939年〔德国〕哈恩和斯特拉斯曼首次发现23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n2.2 释放的核能：ΔE＝Δmc2＝201 MeV，平均每个核子释放能量约1 MeV2.3 链式反应3．核反应堆及核电站3.1 核反应堆——用人工控制链式反应的装置.3.2 核反应堆的构造原理〔1〕铀棒〔核燃料〕：天然铀或浓缩铀〔2〕减速剂：石墨、重水或普通水〔3〕控制棒：镉棒3.3 核电站：利用核能发电的电站.〔1〕能量转换：核能转化为电能〔2〕优点：消耗燃料少，功率大〔3〕核辐射防护及核废料处理★教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。
高中物理核裂变总结教案
高中物理核裂变总结教案主题：核裂变学科：物理年级：高中一、教学目标：1. 知识与技能：了解核裂变的概念和过程，掌握核裂变的能量释放原理，掌握核裂变与核融合的区别。
2. 态度与价值观：培养学生对核能及核裂变的认识和态度，强调核能的利与弊。
二、教学重难点：1. 重点：核裂变的概念和过程，核裂变的能量释放原理。
2. 难点：核裂变与核融合的区别及其应用。
三、教学内容：1. 核裂变的概念和过程2. 核裂变的能量释放原理3. 核裂变与核融合的区别四、教学过程：1. 导入：通过引入有核能的社会现象或例子，引起学生对核裂变的兴趣。
2. 学习核裂变的概念和过程，包括原子核分裂、中子释放、能量释放等。
3. 探讨核裂变的能量释放原理，让学生了解核裂变是如何释放能量的。
4. 分析核裂变与核融合的区别，让学生理解两者的异同及各自的应用领域。
5. 总结核裂变的特点和应用，强调核能的利弊，并进行讨论和思考。
五、教学方法：1. 讲授法：介绍核裂变的定义和基本原理。
2. 实验法：进行示范实验或展示视频，让学生直观地了解核裂变的过程和现象。
3. 探究法：引导学生提出问题、分析问题，并自主探讨解决方案。
4. 讨论法：进行小组讨论或全班讨论，让学生分享观点和思考。
六、教学评价：1. 提出问题或情景，让学生进行解答或讨论，检查学生的理解程度。
2. 作业布置：布置相关作业，巩固学生对核裂变的理解和掌握。
七、教学反思：1. 教学过程中是否能够引起学生的兴趣和参与度？2. 学生是否能够全面了解核裂变的概念和原理？3. 学生是否能够运用所学知识进行相关问题的解决？【教案范本】就此结束，谢谢阅读！。
高中物理 重核的裂变教案 新人教版选修3
第十九章原子核新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的组成。
知道放射性和原子核的衰变。
会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。
（2）了解放射性同位素的应用。
知道射线的危害和防护。
例1 了解放射性在医学和农业中的应用。
例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。
（3）知道核力的性质。
能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。
会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。
（4）认识原子核的结合能。
知道裂变反应和聚变反应。
关注受控聚变反应研究的进展。
（5）知道链式反应的发生条件。
了解裂变反应堆的工作原理。
了解常用裂变反应堆的类型。
知道核电站的工作模式。
（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。
例3 思考核能开发带来的社会问题。
（7）初步了解恒星的演化。
初步了解粒子物理学的基础知识。
例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。
2．活动建议：（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。
（2）观看有关核能利用的录像片。
（3）举办有关核能利用的科普讲座。
新课程学习19．6 重核的裂变★新课标要求（一）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。
（二）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，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。
（三）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．通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要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。
高中物理选修3-5 19.6核裂变公开课用
保加利亚 47.1% 世界核能发电占全部电量1/4 斯洛伐克 47%
瑞典 46.8% 乌克兰 43.8% 韩国 42.8%
匈牙利 38.3%
亚美尼亚 36.4%
秦山核电站
1960年，美国的德累斯顿沸水堆核电站 投入运行，它主要由沸水堆本体、蒸汽给水系 统和其它辅助系统组成。目前这种类型的核电 站所占比例仅次于压水堆核电站，我国目前没 有这种类型的核电站。
1968年，加拿大角坎杜堆核电站运行， 它由重水堆本体、一次冷却回路、二次回路及 其它辅助系统组成。目前，这种类型核电站所 站比例排在第三位，我国在建的秦山三期核电 站即属这种类型。
1974年，法国建成了“凤凰”示范快堆 核电站，它由快中子堆本体、一回路钠、二回 路钠、三回路水及其它辅助系统组成。目前， 这种类型核电站所占比例最小，它的最大特点 是在运行中能够实现核燃料的增殖，我国将建 一座实验快（中子）堆。
+
92 36
Kr
+310
n
在裂变的同时能放出2—3个（或更多个）中子
（3）铀裂变时释放巨大能量 已知铀核裂变的反应：
U 235
92
+01
n
141 56
Ba
+ 92 36
Kr
+
301 n
mU = 390.3139 10-27 kg; mn = 1.6749 ×10-27 kg
mBa = 234.0016 ×10-27 kg; mkr = 152.6047 ×10-27 kg
第6节 重核的裂变
一.核裂变
1.核裂变
在其他粒子的轰击下重核分裂成较轻的 核时，释放出核能的反应叫做核裂变．
《核裂变与核聚变》教案-人教版高中物理选修第三册
裂变与核聚变教案【学习目标】一、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．了解核聚变的特点及其条件。
4．了解可控热核反应及其研究和发展。
二、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．通过自己阅读课本，查阅资料，培养归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。
三、情感、态度与价值观1．激发热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。
2．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。
【学习重点】1．重核裂变的核反应方程式的书写。
2．核聚变的特点和条件。
【学习难点】核聚变的特点和条件。
【学习过程】一、核裂变的发现1．核裂变：重核分裂成质量______________的核，释放出核能的反应，称为裂变。
2．铀核的裂变用________轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是___________________________________________。
3．链式反应（1）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。
（2）链式反应的条件①铀块的体积________或等于临界体积或铀块的质量________或等于临界质量。
②有足够数量的______中子。
4．核袭击的防护（1）核爆炸瞬时效应防护①利用工事进行掩蔽。
②在开阔地面上的人员，发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。
（2）放射性沾染防护①避开在沾染区或高照射量率的地区行动。
②及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染。
③人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间。
④进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，减少放射性物质在人体内的存留。
高中物理 第十九章 原子核 第6节 核裂变讲义(含解析)新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物
第6节核裂变1.核裂变：重核分裂为质量较小的核，释放出核能的反应。
2．链式反应：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。
3．链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于临界体积，或裂变物质的质量大于临界质量。
一、核裂变1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程。
2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235 92U＋10 n→144 56Ba＋8936Kr＋310n。
3．链式反应当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应。
4．临界体积和临界质量把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
5．链式反应的条件发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量。
二、核电站1．核能释放的控制通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆。
2．慢化剂反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水。
3．控制棒为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收中子的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫做控制棒。
4．能量输出核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。
5．核能发电的效益(1)一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30吨左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，每年要烧煤250万吨。
(2)核电技术已经成熟，在经济效益方面也跟火力发电不相上下。
(3)作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量所能提供的能量，比煤、石油等所提供的能量大15倍左右，核电对环境的污染比火电小。
6．核污染的处理为阻止射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制容器，深埋地下。
新人教版高中物理选修3-5 核裂变 核聚变 粒子和宇宙 学案
核裂变核聚变粒子和宇宙[学习目标]1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量．一、核裂变和链式反应[导学探究](1)铀核裂变是如何发生的？(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？答案(1)铀核的裂变①核子受激发当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状．②核子分裂核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．(2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生．铀核裂变不会自发地进行，要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应．[知识梳理]对核裂变和链式反应的理解(1)核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．(2)铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是23592U＋1n→14456Ba＋8936Kr＋310n.(3)链式反应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．(4)链式反应的条件①铀块的体积大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量．②有足够数量的慢中子．[即学即用]铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是()A．铀块的质量是重要因素，与体积无关B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D．能否发生链式反应与铀的质量无关答案 C解析要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积时则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．二、核电站[知识梳理]核反应堆的结构及核电站的认识(1)核电站是利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成：①燃料：铀棒．②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂；③控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的能力很强的特性，控制链式反应的速度．(2)工作原理核燃料裂变释放能量，使反应区温度升高．(3)能量输出利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却．(4)核污染的处理在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下．[即学即用]核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它的主要组成部分是()A．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B．原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D．原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统答案 A解析核反应堆的主要部分包括：①燃料，即浓缩铀235；②慢化剂，采用石墨、重水或普通水；③控制棒，控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆的热量传输出去用于发电，故A正确，B、C、D错．三、核聚变[导学探究](1)为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？答案轻核的聚变反应，是较轻的核子聚合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间接近到发生相互作用的距离，约为10－15 m；同时由于原子核之间在此距离时的库仑斥力十分巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度．(2)目前人们实现的核聚变是什么？实现热核反应存在的困难是什么？如何实现对热核反应的控制？答案①目前人们能实现的热核反应是氢弹的爆炸，是由普通炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核反应，但这是不可控制的．②实现热核反应存在的困难是：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温．③可能实现对热核反应的控制方法：磁约束：利用磁场来约束参与反应的物质．环流器是目前性能最好的一种磁约束装置．惯性约束：利用强激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们由于惯性还来不及扩散就完成了核反应．[知识梳理]对核聚变的认识(1)聚变两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为核聚变，聚变反应又称为热核反应．(2)聚变方程：2H＋31H―→42He＋10n＋17.6 MeV.1(3)聚变发生的条件要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的库仑力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万开尔文以上的高温．[即学即用](多选)下列关于聚变的说法中，正确的是()A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在进行着剧烈的热核反应，在地球内部也可自发地进行答案ABC解析轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15m，故必须克服库仑斥力做功，A正确；要克服核子间作用力做功，必须使反应的原子核有足够大的动能，方法就是将其加热到几百万开尔文的高温，B 正确；热核反应必须在几百万开尔文的高温下进行，这样高的温度可利用原子弹爆炸释放的能量获得，C 正确；在太阳和许多恒星内部都存在热核反应，但在地球内部不会自发地进行，D 错．四、粒子和宇宙[导学探究] 强子和夸克的关系是怎样的？夸克分多少种？它的带电性是怎样的？什么是夸克的“禁闭”？答案 夸克是强子的基本组成成分；夸克有6种：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷分别为元电荷为＋23或－13；每种夸克都有对应的反夸克；夸克不能以自由的状态单个出现的性质，叫夸克的“禁闭”．[知识梳理] 对粒子和宇宙的理解(1)“基本粒子”不基本①直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来人们发现了光子、电子、质子、中子，并把它们叫做“基本粒子”．②随着科学的发展，科学们发现了很多的新粒子并不是由以上基本粒子组成的，并发现质子、中子等本身也有复杂结构．(2)发现新粒子①新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K 介子和π介子及以后的超子等．②粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子．(3)夸克模型的提出1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．[即学即用] 目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成的．u夸克带电荷量为23e ，d 夸克的带电荷量为－13e ，e 为元电荷，下列说法中可能正确的是( ) A ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成C ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成D ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成答案 B解析 质子11H 带电荷量为2×23e ＋⎝⎛⎭⎫－13e ＝e ，中子10n 带电荷量为23e ＋2×⎝⎛⎭⎫－13e ＝0.可见B正确.一、重核裂变的理解及核能的计算例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，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能解析核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确．发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误．重核裂变时，核子数守恒，C错误．答案 D归纳总结重核裂变的实质：(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多中子的过程．(2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是重核的比结合能比中等质量的核的比结合能要小．所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量(但核子数守恒)，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量．例2用中子轰击铀核(23592U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(14156Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m U＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；m Ba＝234.001 6×10－27 kg，m Kr＝152.604 7×10－27 kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．解析根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程．根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能．铀核裂变方程为10n＋23592U―→14156Ba＋9236Kr＋310n，则核反应前后的质量亏损为Δm＝m U＋m n－m Ba－m Kr－3m n＝3.578×10－28 kg.由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2 J＝3.220 2×10－11 J.答案10n＋23592U―→14156Ba＋9236Kr＋310n 3.220 2×10－11 J总结提升铀核裂变释放核能的计算(1)首先算出裂变反应中的质量亏损Δm.(2)根据ΔE＝Δmc2计算释放的核能计算时要注意Δm与ΔE单位的对应关系：若Δm用kg做单位，则ΔE用J做单位；若Δm 用u做单位，则ΔE用MeV做单位，1 u相当于931.5 MeV的能量．(3)若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的核能E＝nΔE.二、轻核聚变的理解及核能的计算例3(多选)据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是() A．“人造太阳”的核反应方程是21H＋31H→42He＋10nB．“人造太阳”的核反应方程是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310nC．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同解析21H＋31H→42He＋10n是氢核聚变方程，故A项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故选项C正确．答案AC例4太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(计算结果在小数点后保留两位小数，1 u相当于931.5 MeV的能量)(1)写出这个核反应方程．(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？(已知质子质量为m H ＝1.007 3 u ，氦核质量为m He ＝4.001 5 u ，正电子质量为m e ＝0.000 55 u) 解析 (1)由题意可得核反应方程为411H →42He ＋2 0＋1e.(2)反应前的质量m 1＝4m H ＝4×1.007 3 u ＝4.029 2 u ，反应后的质量m 2＝m He ＋2m e ＝4.001 5 u ＋2×0.000 55 u ＝4．002 6 u ，Δm ＝m 1－m 2＝0.026 6 u ，由质能方程得，释放能量ΔE ＝Δmc 2＝0.026 6×931.5 MeV ≈24.78 MeV.(3)由质能方程ΔE ＝Δmc 2得太阳每秒减少的质量Δm ＝ΔE c 2＝3.8×1026(3×108)2 kg ≈4.22×109 kg. 答案 (1)411H →42He ＋20＋1e (2)24.78 MeV (3)4.22×109 kg总结提升重核裂变与轻核聚变的区别1． 一个23592U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应的裂变方程为23592U ＋10n →X ＋ 9438Sr ＋210n ，则下列叙述正确的是( )A ．X 原子核中含有86个中子B ．X 原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少答案 A解析X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误．2．一个铀235吸收一个中子后发生的一种核反应方程是23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于()A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c2答案 C解析铀235裂变时的质量亏损：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.3．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H＋126C→137N ＋Q1，11H＋157N→126C＋X＋Q2.方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A．X是32He，Q2＞Q1B．X是42He，Q2＞Q1C．X是32He，Q2＜Q1D．X是42He，Q2＜Q1答案 B解析由核反应过程必须遵守质量数守恒和电荷数守恒知X是42He.放出热量分别为Q1和Q2的两个核反应中质量亏损分别为0.002 1 u和0.005 3 u，故Q2＞Q1.4．一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核(42He)，同时放出一个中子，已知氘核质量为m1＝2.014 1 u，氚核质量为m2＝3.016 0 u，氦核质量为m3＝4.002 6 u，中子质量为m4＝1.008 665 u,1 u相当于931.5 MeV的能量，求：(1)写出聚变的核反应方程；(2)此反应过程中释放的能量为多少？平均每个核子释放出多少核能？(结果在小数点后保留一位小数)答案(1)21H＋31H→42He＋10n(2)17.5 MeV 3.5 MeV解析(1)核反应方程为21H＋31H→42He＋10n.(2)此反应过程的质量亏损为Δm＝2.014 1 u＋3.016 0 u－4.002 6 u－1.008 665 u＝0.018 835 u，ΔE＝Δmc2＝0.018 835×931.5 MeV≈17.5 MeV.平均每个核子释放的核能为17.55MeV＝3.5 MeV.一、选择题(1～6为单选题，7～11为多选题)1．下列核反应中，属于核裂变反应的是()A.105B＋10n→73Li＋42HeB.23892U→23490Th＋42HeC.147N＋42He→178O＋11HD.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n答案 D解析由核裂变反应的特点知，D正确．2．为使链式反应平稳进行，下列办法可行的是()A．铀块可制成任何的体积B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核C．通过慢化剂将产生的中子减速D．用镉棒作为慢化剂使中子减速答案 C解析由于使铀块发生链式反应的体积应大于或等于临界体积，故A错误；铀核裂变释放出的为快中子，不能直接用来轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误．3．秦山核电站第三期工程中有两个6×105 kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能来源于23592U的裂变，下列说法正确的是()A．反应堆中核反应速度通常是采用调节23592U的体积来控制的B.23592U的一种可能裂变为23592U＋10n→13954Xe＋9538Sr＋210nC.23592U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短D．虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重答案 B解析反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错；23592U裂变有多种可能性，这是其中常见的一种，B对；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错；核电站的核能是清洁能源，污染少，D错．4．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是()A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应每个核子释放的平均能量一定比裂变反应大C．聚变反应中粒子的比结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增大答案 B解析在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，故A错误；由于聚变反应中释放出巨大的能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误．5．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.3 MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26 MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为()A．21.04 MeV B．35.56 MeVC．77.64 MeV D．92.16 MeV答案 D解析6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.3 MeV＝84.9 MeV,3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9 MeV＋7.26 MeV＝92.16 MeV.6．“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反，则反氢原子是()A．由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成答案 B解析根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同质量，但带有等量的异种电荷，因此反氢原子是由1－1H核和0＋1e构成的．7．核聚变的主要原料氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，32He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性答案BD解析由核反应方程知221H→32He＋10X，X应为中子，释放的核能应为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚变反应的污染非常小．而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C均错误，B、D正确．8．以下核反应方程中属于核聚变的是()A.21H＋31H―→42He＋10nB.147N＋42He―→178O＋11HC.11H＋10n―→21H＋γD．411H―→42He＋20＋1e答案ACD解析轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变．9．当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少B．含有的中子数比裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合答案BD解析由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少，A错误，B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量，并不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D正确．10．在下列四个方程中：X1、X2、X3、X4各代表某种粒子，判断正确的是()①23592U＋10n―→9538Sr＋13854Xe＋3X1②21H＋X2―→32He＋10n③23892U―→23492Th＋X3④2412Mg＋42He―→2713Al＋X4A．X1是中子B．X2是质子C．X3是α粒子D．X4是氚核答案AC11．我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U 的裂变，现有四种说法正确的是()A. 23592U原子核中有92个质子，143个中子B. 23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为23592U＋10n―→13954Xe＋9538Sr ＋210nC. 23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D．一个23592U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J答案ABD解析由23592U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D正确．二、非选择题12．现有的核电站常用的核反应之一是：23592U＋10n→143 60Nd＋Zr＋310n＋80－1e＋ν(1)核反应方程中的ν是反中微子，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)已知铀核的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u，锆核的质量为89.904 7 u，试计算1 kg铀235裂变释放的能量为多少焦耳？(已知1 u质量相当于931.5 MeV的能量，且1 u＝1.660 6×10－27 kg)答案(1)4090(2)8.1×1013 J解析(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90.(2)1 kg铀235中铀核的个数为n＝1235.043 9×1.660 6×10－27≈2.56×1024(个)不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm＝0.212 u，释放的能量为ΔE＝0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV则1 kg 铀235完全裂变释放的能量为E ＝n ΔE ＝2.56×1024×197.5 MeV ＝5.056×1026 MeV ≈8.1×1013 J.13．4个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106 eV 的能量，写出核反应方程，并计算1 g 氢核完成这个反应后释放出多少焦耳的能量．(保留三位有效数字)答案 411H →42He ＋20＋1e 6.74×1010 J解析 该反应的核反应方程为：411H →42He ＋2 0＋1e ，由此可知，平均每个氢核反应释放出的能量为E 0＝2.8×1064eV ＝7×105 eV 1 g 氢核(即1 mol)所包含的氢核的粒子个数为6.02×1023个应释放出的总能量E 为：E ＝7×105×6.02×1023 eV≈6.74×1010 J.。
高中物理(新人教版)选择性必修3：核裂变与核聚变【精品课件】
核聚变，B错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能
量，根据E＝mc2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，
C错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质
量减少，核子的比结合能增加，D正确。
1个U235发生裂变亏损质量：
Δm = (mu+ mn) - (mBa+mKr+3mn)= 0.3578×10－27kg
1个U235发生裂变释放的能量：ΔE= ∆ = ∆ × . =200.55MeV
1kg铀中含有的铀核数为：
N
1000
1000
NA
6.02 10 23 2.562 10 24
【例题4】一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，同时放出一
个γ光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量
为h，真空中的光速为c。下列说法中正确的是（ A ）
A.这个反应的核反应方程是 21H＋31H→42He＋10n＋γ
B.这个核反应既不是聚变反应也不是裂变反应
2
1
H 21 H 31 H 11 H
要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15 m以内，核力才能起作用。由于
原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。也就是说，
原子核要有很大的动能才会“撞”到一起。什么办法能使大量原子核获得足够的动
能而发生核聚变呢？
⑴用加速器加速原子核
利用磁场来约束参加反应的物质。
托卡马克装置
中国科学院的环流器装置
⑵惯性约束
由于聚变反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及扩散
高中物理选择性必修三《核裂变与核聚变》教学课件
当堂检测
铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的
是( C )
A.铀块的质量是重要因素，与体积无关 B.为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时 产生的快中子 C.若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发 生 D.裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关
答案 C 解析 要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体 积或临界质量，故选项A、D错误，C正确；铀235俘获慢 中子发生裂变的概率大，快中子使铀235发生裂变的几率小， 故选项B错误。
原子弹
图5.4-3是“内爆式”原子弹结构图。 核燃料一般被分成若干块放置，每块的体积 都小于临界体积。它的外部安放化学炸药， 引爆时利用化学炸药爆炸的冲击波将核燃料 压缩至高密度的超临界状态，聚心冲击波同 时压缩放在核燃料球心的中子源，使它释放 中子，引起核燃料的链式反应。其中，中子 源的四周用铀238做成中子反射层，使逸出 燃料区的部分中子返回，从而，降低中子逃 逸率以减小临界质量，节省核燃料。
现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是： 29352U＋10n→16430Nd＋Zr ＋310n＋8－01e＋ν
(1)核反应方程中的ν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 235.043 9 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 的能量，试计算 1 kg 铀 235 大约能产生的能量是多少？
第二节 反应堆与核电站
核反应堆
水泥防护层
反应堆与核电站
控制棒——镉棒 燃料棒—铀棒 慢化剂
高中物理 第十九章 原子核 第七节 核聚变 第八节 核裂变学案 新人教版选修35
第七节核聚变第八节粒子和宇宙学习目标※知道聚变反应的特点※能写出聚变方程并计算聚变能量※了解可控热核反应※知道粒子的分类及其作用※了解宇宙起源的大爆炸说及恒星的演化知识导图知识点1 核聚变1．定义轻核结合成__质量较大__的原子核的反应叫聚变。
例如21H＋31H―→42He＋10n2．聚变发生的条件要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到__10－15__m以内，核力才能起作用。
由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的__库仑斥力__，这就要求原子核具有足够的动能，有一种方法就是把它们加热到很高的温度，温度高达__几百万__开尔文，因此聚变又叫__热核反应__。
3．应用目前，热核反应主要用在核武器上，那就是__氢弹__，需要用__原子弹__爆炸产生的高温高压引发核爆炸。
4．太阳能太阳的主要成分是__氢__，太阳中心温度可达1.5×107K，在此高温下，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，太阳能就来自于太阳内部__聚变__释放的核能。
知识点2 受控热核反应1．聚变与裂变相比有很多优点 (1)轻核聚变产能__效率高__； (2)地球上聚变燃料的储量__丰富__； (3)轻核聚变更为__安全、清洁__。
2．聚变的难点地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。
3．控制方法(1)磁约束：利用磁场约束参加反应的物质，目前最好的一种磁约束装置是__环流器__。
(2)惯性约束：聚变物质因自身的惯性，在极短时间内来不及扩散就完成了核反应，在惯性约束下，用__激光__从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应。
知识点3 “基本粒子”不基本1．“基本”粒子19世纪末，许多人认为光子、电子、__质子__和__中子__是组成物质的不可再分的最基本粒子。
2．发现新粒子(1)从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由__质子__、__中子__、__电子__组成。
(2)科学家进一步发现质子、中子等本身也是复合粒子，且还有着__复杂__的结构。
高中物理人教版选修3-5课件：19.6核裂变
速度的目的．
2．核电站的主要组成 核电站的核心设施是核反应堆 ，反应堆用的核燃料是铀 235， 它的主要部件列表如下：
部件名称 慢化剂 控制棒 热循环介质 保护层
石墨、重水
采用的
材料 或普通水(也
镉
叫轻水)
水或液 态钠
很厚的 水泥外壳
作用
降低中子速 吸收中子，把反应堆内 屏蔽射线， 度，便于铀 控制反应 的热量传输 防止放射
[再判断]
√ 1．控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的．( )
2．核裂变释放的大量核能是通过在反应堆外循环流动的液体传
输出去的．(√ ) × 3．核电废料难以处理，对环境的污染比火电大．( )
[后思考] 慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？ 【提示】 慢化剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核 作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提高中子的利 用率．
235 吸收
速度 出去
性污染
3．核电站发电的优点 (1)消耗的核燃料少． (2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大． (3)对环境的污染要比火力发电小．
课堂练习
1．关于铀核裂变，下列说法正确的是( BC )
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．铀核裂变时能同时释放 2 ~ 3 个中子 C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀 235 D．铀块的体积对产生链式反应无影响
核电站 解决能源危机根本途径——核能
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。 核聚变资源可使用几亿年。
核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
1.法国 75%
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2010-2011学年物理裂变
教学目标
（1）知道重核的裂变
（2）知道链式反应
（3）知道原子弹原理，知道核反应堆和核电站
教材分析
分析一：有关重核的裂变和链式反应的概念，在初中就已经学过，教学中可在初中内容的基础上结合前几节内容进行说明，各种衰变也好，原子核的人工转变也好，反应中放出的能量不是由于功率太小，就是由于粒子轰击原子核发生反应的概率太小而不能用来作为有效的能源，裂变时的链式反应使得这种“潜伏”在核内的巨大能量有可能被有效利用．分析二：有关核电站和核反应推的内容，学生在初中也学过，但是初中主要是在核电站的结构上作了简单的说明，而没有讲核反应堆的原理．在这里应有所侧重．同时还应介绍我国近年来快速发展的核电事业．
教学重点：核裂变
教学难点：核裂变
示例：
一、核裂变
物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫裂变．
二、铀核的裂变
1、裂变方程
具有多样性
2、核能的释放
举例计算铀核裂变过程释放的能量
3、链式反应
动画演示此过程
三、裂变的应用
1、原子弹
原子弹
如果铀235的体积超过了它的临界体积，只要中子进入铀块，立即会引起铀核的链式反应，在极短的时间内就会释放出大量的核能，发生猛烈的爆炸．原子弹就是根据这个原理制成的．图中所示弹构造示意图，弹壳里装着分开放置的高浓度铀235，每块的体积小于临界体积，因此不会爆炸，铀块外面包着一层能够反射中子的物质(如铍)，叫做中子反射层，以减少跑出铀块的中子，当铀块后面的普通炸药爆炸时，火药燃烧后气体把分开的铀块压到一起，由于空气中有游离的中子，铀核自发裂变也能产生一些中子，这样，超过临界体积的铀块立即发生链式反应产生猛烈爆炸．
2、核反应堆
四、作业。