第三节核能(含练习)教学设计

第三节核能（含练习）教学设计Section 3 teaching design of nuclear energy (i ncluding exercises)

第三节核能（含练习）教学设计

前言：小泰温馨提醒，物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自

然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和

规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。理论结构充分地运用数学作为自己的工

作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，是当今最精密的一门自然科学学科。本

教案根据物理课程标准的要求和针对教学对象是初中生群体的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划、并以启迪发展学生智力为根本目的。便于学习和

使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。

第三节核能

（一）教学目的

1.常识性了解核能和释放核能的两条途径——裂变和聚变。

2.进行物理学研究方法的启蒙教育。

3.介绍我国科学家的成就，进行爱国主义教育。

（二）教具铀核裂变、链式反应以及原子弹、氢弹爆炸后

产生的蘑菇云挂图，我国试爆第一颗原子弹、氢弹的录像资料及

播放设备。

（三）教学过程

1.引入新课教师：科学家们在天然放射性现象的研究中，

发现了极其微小的原子核内部还有结构，原子核也是可以变化的。为了研究原子核内部的结构，物理学家们尝试用粒子去"轰击"原

子核，最初是用α粒子去轰击，后来又用质子、中子去轰击，发

现都能引起原子核的变化——核反应，而且发现在某些核反应过

程中能释放出大量能量。由于原子核的变化而释放的巨大能量，

我们把它叫做核能。

2.进行新课板书：〈第三节核能〉

（1）什么叫核能？板书：〈由于原子核的变化而释放的巨

大能量叫做核能，也叫原子能。〉

（2）释放核能的两条途径教师：经过科学家们的大量实验

研究和理论分析，发现释放核能可以有重核的裂变和轻核的聚变

两条途径。

①重核的裂变教师结合课本图14-6或挂图讲解：科学家

们发现，用中子去轰击质量数为235的铀，铀核会分裂成大小相

差不大的两部分，这种现象叫做裂变。裂变后的产物以很大的速

度向相反方向飞开，与周围的物体分子碰撞，使分子动能增加，

核能转化成周围物体的内能。实验表明，裂变时释放的核能十分

巨大，1千克铀-235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的核能

相当于2500吨标准煤完全燃烧时放出的能量，是同样质量煤燃料

时放出能量的2.5×106倍。从图中看到，铀-235只有在中子的

轰击下才能发生裂变，放出核能，那么是不是要不断地从外界提

供中子，才能维持铀核的不断裂变呢？科学家们从实验中发现，（指着链式反应的挂图讲解）铀-235核在受到中子的轰击后，裂

变成2个差不多大小的新粒子的同时，还释放出2～3个新中子，

这2～3个中子又去轰击其它铀235核，引起2～3个新铀核裂变，又各放出2～3个中子，这些中子又去轰击更多的轴核发生裂

变……随着一个轴核裂变的发生，会引起越来越多的铀核发生裂变。这样，裂变就不断地自行持续下去，这种现象叫做链式反应。如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会引起大量

的铀核发生裂变，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生

猛烈的爆炸。原子弹就是根据这个原理制成的。（指着原子弹爆

炸后升起的蘑菇云挂图）这就是原子弹爆炸时释放的巨大核能产

生的高温高压气体向外扩散时所升起的蘑菇状烟云，其上升的高

度可达几百米，其破坏力和杀伤力都是十分巨大的。但是如果我

们能够控制裂变式反应的速度，使核能缓慢地、平稳地释放出来，就能够代替化石燃料，进行和平利用。能够缓慢地、平稳地释放

裂变产生的核裂变的装置叫做核反应堆。人们已经成功地生产出

各种规格的核反应维，它是核潜艇、核动力破冰船、核电站等设

施的核心部件。

②轻核的聚变教师结合课本图14-9讲解（教师可边讲边在

黑板上画此图）：科学家们在对核反应的研究中还发现，两个较

轻的原子核结合成一个较重的原子核时，也能释放出核能，这种

现象叫做聚变。由于聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以

也叫热核反应。例如把一个氘核（质量数为2的氢核）和一个氚

核（质量数为3的氢核）在高温、高压的环境下结合成一个氦核时，就会释放出核能。氢弹就是利用这个原理制成的。氢弹的威

力比原子弹要大得多，（指着氢弹爆炸后升起的蘑菇云挂图说）

这是氢弹爆炸后升起的蘑菇云，比原子弹的威力要大几十倍。我

们最熟悉的太阳内部就在不断地进行着大规模的核聚变反应，由

此释放出的巨大核能以电磁波的形式从太阳辐射出来，地球上的

人类自古以来，每天都享用着这种聚变释放出的核能。

我国物理学家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40年代，物理学家钱三强和何泽慧在法国学习和工作期间与法国两个

研究生一起，第一次发现了铀核裂变的三分裂和四分裂现象。解

放后从1960年开始，王淦昌等一批优秀的物理学家和其他人员，

在西北高原的实验室里，在荒无人烟的沙漠试验场中奋发图强、

艰苦奋斗，经过4年的艰辛工作，于1964年10月16日成功地爆

炸了我国的第一颗原子弹（播放我国第一颗原子弹试爆的的录像

资料），其研制速度之快，效率之高是世界上第一流的，现在我

们的运载工具--火箭技术也已相当成熟了，不但给自己发射卫星，还替外国发射卫星，信誉很高。当然我国研制核武器只是为了打

破核垄断，抑制核讹诈，最终能够消灭核武器。人们现在还不能

像控制裂变那样有效地、随心所欲地控制聚变反应，和平利用聚

变释放的核能，但是由于核聚变可以释放比裂变更大的核能，而

且不像裂变那样会产生较大的放射性污染，其原料氘和氚等又比

铀丰富得多，因此控制聚变反应是一个非常吸引人的课题。目前

世界上不少国家都在积极研究聚变的人工控制并已取得了一定的

进展。我们国家在这方面也没有落后，自己研制的可控核聚变的

实验装置--中国环流器1号已于1984年顺利启动，已经取得不少

研究成果，至今仍在继续工作中。同学们将来也许能参与其中，