核裂变与核聚变 教案—人教版(2019)高中物理选择性必修三
5-4 核裂变与核聚变(教学课件)—高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
核子的比结合能增加，D正确。
【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 ）
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：
用中子轰击
U
和
Pu 等少数重核元素才能发生裂变反应,铀核裂变时可
能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、D错误,C正确;
80
10
kg 2800t
7
q
2.94 10
一、核裂变的发现
3、核裂变释放大量的能量
一个铀235核裂变时释放的能量如果200MeV估算，1kg铀235全部裂变时放出的能
量就相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能!
拓展学习
原子弹
原子弹是利用重核的裂变反应制成的,高纯度的铀或钚超过临界体积时发生链式反
⑵对物质加热到很高的温度108～109K
当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的热运动使得一部分原子核
具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生核聚变。因
此，核聚变又叫热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，
靠自身产生的热就会使反应继续下去。
三、核聚变
2、核聚变普遍存在于宇宙中
调节中子数目以控制反应速度,即控制反应堆功率,故B正确;慢中子最容易引发
核裂变,所以在快中子碰到铀棒前要进行减速,石墨的作用是使中子减速,故C错
5.4核裂变与核聚变 课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
课堂达标
1.我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（又被称为“人造太阳”）
将在2020年投入运行，其所发生的可控核聚变方程是
2 1
H
13
H 24
He X
.已知
2 1
H
、13 H、42 He和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c，下列说法正
确的是（ ）
A．X是质子
B．大亚湾核电站利用核聚变发电
重核裂变只发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发产生
2.铀核的裂变
1）发现： 1938年，德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用 中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变.
2）裂变产物：多种多样
Xe和Sr 氙和锶
Ba和Kr
Sb和Nb
钡和氪 锑（tī）和铌（ní）
235 92
U
01n
144 56
Ba
89 36
Kr
301 n
哈恩1879—1968， 德国放射化学家和物 理学家获1944年诺贝 尔化学奖
3）链式反应 ① 定义：当中子进2~3个中子， 这些中子又引起其它铀核的 裂变，这样裂变就会不断的 进行下去，释放出越来越多 的核能，这就叫链式反应.
② 必要条件：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。
C．该核反应所释放的核能为 E m1 m2 m3 m4 c2
D．12
H
和
3 1
H
的结合能之和大于的结合能
解析：A．根据质量数和电荷数守恒可知，X是中子，A错误；
B．大亚湾核电站是利用重核裂变来发电，B错误；
C．根据质能方程，该核反应所释放的核能为 E m1 m2 m3 m4 c2
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核裂变与核聚变教学设计-2024-2025学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
3.科学态度与科学伦理：通过学习核裂变与核聚变的优缺点，学生能够认识到科学技术的双刃剑性质，提高学生的科学态度和科学伦理素养。
重点难点及解决办法
1.重点：核裂变与核聚变的基本概念、原理和应用。
3.小组讨论法：组织学生进行小组讨论，分享各自对核裂变与核聚变的理解和看法，促进学生的合作与交流。
教学手段：
1.多媒体教学：利用PPT、视频、图片等多媒体资源，生动展示核裂变与核聚变的现象和应用，提高学生的学习兴趣。
2.网络教学平台：利用网络教学平台，发布学习任务和拓展资源，方便学生随时随地学习，提高教学效果。
解决办法：通过展示相关视频、图片和实例，让学生直观地了解核裂变与核聚变的现象和过程，再结合教材内容，引导学生深入理解核裂变与核聚变的原理和应用。
2.难点：核裂变与核聚变的区别与联系。
解决办法：通过对比分析的方式，让学生明确核裂变与核聚变的区别和联系，同时结合实例，让学生更好地理解这两个概念在实际应用中的体现。
在教学设计中，我将结合学生的实际情况，采用问题驱动的教学方法，引导学生通过自主学习和合作学习，掌握核裂变与核聚变的基本概念和原理，提高他们的物理学科素养。
核心素养目标
本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，主要包括：科学探究、科学思维、科学态度与科学伦理。
1.科学探究：通过自主学习和合作学习，学生能够提出有关核裂变与核聚变的问题，并通过实验和观察，尝试解决问题，提高学生的科学探究能力。
总用时：45分钟
教学过程中，注重师生互动，鼓励学生积极参与讨论和提问，培养学生的科学思维和科学态度。通过实际案例和练习题，让学生更好地理解和应用所学的知识。同时，关注学生的个别差异，给予个别学生更多的关注和指导。
《第五章4核裂变与核聚变》作业设计方案-高中物理人教版19选择性必修第三册
《核裂变与核聚变》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业设计旨在通过《核裂变与核聚变》的学习，使学生掌握核反应的基本概念、原理及核能的应用，培养学生对物理现象的观察能力、分析能力和解决问题的能力。
同时，通过作业的完成，加深学生对核反应过程的了解，激发学生对物理学和新能源领域的兴趣。
二、作业内容1. 理论学习：学生需预习《核裂变与核聚变》的基本概念、原理和基本知识，包括核反应的定义、类型（裂变和聚变）、能量转换原理等。
2. 课堂讨论：在教师的引导下，学生需就核反应的原理、过程及实际应用的案例进行小组讨论，并准备简要的发言提纲。
3. 实践操作：学生需利用课本及网络资源收集核能相关的实例（如核电站工作原理等），并以小组形式进行分享与交流，互相启发学习。
4. 课后思考题：- 分析一次核裂变或聚变过程的具体能量转换与守恒；- 讨论核能在未来能源结构中的地位与作用；- 结合生活实际，提出核能应用中可能面临的问题及解决思路。
三、作业要求1. 理论学习部分要求学生在预习时做笔记，标记疑难点；2. 课堂讨论要积极参与，组内每位同学需发言一次并准备发言提纲；3. 实践操作部分要求每位同学至少收集一个核能相关的实例，并准备向小组内其他同学进行分享；4. 课后思考题需认真完成，结合所学知识进行深入思考，并在作业中清晰表达自己的观点和思考过程。
四、作业评价本作业的评价将结合学生的课堂表现、小组讨论、实践操作及课后思考题的完成情况进行综合评价。
教师将根据学生的作业完成度、参与度及思路的清晰度等标准给予评价分数。
五、作业反馈在作业提交后，教师将对学生的作业进行批改与点评，指出学生在作业中的优点与不足，并给出改进建议。
同时，教师将根据学生的作业情况，对课堂教学进行反思与调整，以更好地满足学生的学习需求。
通过以上作业设计方案的实施，我们期望学生能够更加深入地理解《核裂变与核聚变》的相关知识，提高物理学习的能力和兴趣，为未来的学习与发展打下坚实的基础。
核裂变与核聚变-2023-2024学年高二物理集体备课课件(人教版2019选择性必修第三册)
2．关于核反应的相关知识，下列说法错误的是（ D ）A．过量放射
性辐射对人体组织有破坏作用，所以辐射强度应严格控制在安全剂量
内B．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度C．核反应堆中
存在核反应方程为
的核反应D．核裂变反应中，反
应物的结合能之和大于生成物的结92合235 U能10 n之和15464 Ba
二、反应堆与核电站
反应堆
核心设施：浓缩铀制成的铀棒
减速剂：石墨、重水或普通水， 用于减小中子的速度。
控制棒：镉棒，用于吸收中子， 控制核反应的快慢。
二、反应堆与核电站
第一回路中的水被泵压入反应堆，通过堆芯时核反 应放出的热使水的内能增加，水温升高，进入热交换器后， 把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回反应堆里。
02 反应堆与核电站
二、反应堆与核电站
原子核的链式反应也可以在人工控制下 进行。这样，释放的核能就可以为人类的和 平建设服务。其实，在第一个原子弹制成以 前，科学家们已经实现了核能的可控释放。
1942年，美籍意大利物理学家费米就主 持建立了世界上第一个称为“核反应堆”的 装置，首次通过可控制的链式反应实现了核 能的释放。
现聚变发电具有重要意义，下列说法正确的是（ C ）A．目前人类只能通过裂变利
用核能B．核反应只有裂变与聚变两种，α衰变也属于裂变C．地球上核聚变燃料氘 储量丰富，氚则需要制取
D．聚变反应中带正电的2 H 与3H 结合过程需通过高温克服核子间的强相互作用
【答案】C【详解】A．目前人类可以通过裂变和聚变利用核能。故A错误； B．核反应有裂变、聚变、衰变和人工转变四种，α衰变属于衰变。故B错误； C．地球上核聚变燃料氘储量丰富，氚则需要制取。故C正确；
5.4 核裂变与核聚变(教学设计)高中物理(人教版2019选择性必修第三册)
第4节核裂变与核聚变教学设计1、核裂变核裂变：重核受粒子打击，分裂成质量较小的核，释放核能的反应。
∶铀核裂变的一种典型情形（最典型的一种核反应方程式）∶铀核的三分裂、四分裂概率：三分裂：3001四分裂：500011947年我国著名物理学家钱三强、何泽慧夫妇在巴黎首先观察到中子轰击铀核的三分裂和四分裂现象。
2、链式反应∶定义：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，这种反应叫核裂变的链式反应。
（2）临界体积和临界质量：使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。
发生链式反应的条件：铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。
思考：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？答案：(1)不是(2)不能解析：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。
3、核裂变释放大量的能量一个铀235核裂变时释放的能量如果200MeV估算，1kg 铀235全部裂变时放出的能量就相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能!小试牛刀【例题】(多选)关于重核裂变的说法正确的是(AD ) A.重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数多B.只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应C.为了使裂变的链式反应容易发生，不能利用裂变时产生的中子D.裂变过程中释放能量，质量亏损【例题】铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列1、反应堆：通过可控制的链式反应来释放核能的装置。
∶铀棒：由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成，它是核反应堆的燃料。
∶石墨(或重水)：石墨(或重水)作为慢化剂，附着在铀棒周围，使反应生成的快中子变为慢中子，便于被铀235“捉”住，发生核裂变。
4核裂变与核聚变-人教版高中物理选择性必修第三册(2019版)教案
4 核裂变与核聚变-人教版高中物理选择性必修第三册（2019版）教案一、课程目标通过本节课的学习，学生应该能够了解以下内容：1.掌握核反应的基本概念；2.熟悉核裂变和核聚变的原理；3.了解核反应在实际应用中的作用；4.讨论核能的优缺点和应用前景。
二、教学内容1. 核反应的基本概念•了解物质的三态变化；•掌握能量守恒和质量守恒的基本概念；•理解核反应的基本过程；•了解核反应中的粒子和辐射。
2. 核裂变和核聚变的原理•了解核裂变和核聚变的基本原理；•比较核裂变和核聚变的异同点；•掌握核反应的能量释放和能量损失。
3. 核反应在实际应用中的作用•了解核反应在电力产生、核武器等方面的应用；•讨论核反应对环境和人类的影响。
4. 核能的优缺点和应用前景•比较核能和传统能源的优缺点；•探讨核能在未来能源应用中的发展前景。
三、教学重点•核反应的基本原理；•核裂变和核聚变的异同点；•核能的优缺点和应用前景。
四、教学难点•粒子运动的规律性理解；•核反应在实际应用中的作用和影响。
五、教学方法•课堂讲解；•实验演示；•讨论交流。
六、学生活动•听讲和笔记；•观看实验演示；•参加讨论交流。
七、教学时间安排本教案设计为1节课，具体时间安排如下：时间教学内容0-10分钟核反应的基本概念10-30分钟核裂变和核聚变的原理30-50分钟核反应在实际应用中50-70分钟核能的优缺点和前景70-80分钟教学总结八、教学资源•人教版高中物理选择性必修第三册（2019版）教材；•知识点PPT、视频、实验室设备。
九、教学评估1.课堂作业：整理笔记；2.实验报告：观看实验演示并进行实验报告；3.课后练习：课后练习题。
十、教学反思针对本次教学，可以从以下几个方面进行反思：1.教学资源的充分利用，是否能够更好地进行配合和协调；2.教学方法的灵活运用，是否能够更好地结合课堂实际进行调整；3.教学效果的评估和反馈，是否能够更好地进行激励和改进。
通过以上反思，可以更好地促进教学质量的提高，满足学生的需求和期望，实现教与学的双向发展。
《第五章4核裂变与核聚变》作业设计方案-高中物理人教版19选择性必修第三册
《核裂变与核聚变》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本节课的目标是使学生理解核裂变和核聚变的基本概念、原理及其在现实生活中的应用。
通过作业的完成，期望学生能够掌握核反应的基本知识，并能够运用所学知识分析相关现象。
二、作业内容1. 基础知识掌握：（1）要求学生阅读教材，了解核裂变与核聚变的基本概念、特点及反应过程。
（2）完成相关概念的填空题和选择题，以检验学生对基础知识的掌握情况。
2. 深入理解：（1）通过小组讨论，探讨核裂变和核聚变在能源领域的应用，如核电站、氢弹等。
（2）学生需撰写一篇短文，阐述核裂变和核聚变对人类社会的影响及潜在风险。
3. 实践操作：（1）观看核反应的模拟视频或实验演示，并记录观察到的现象。
（2）设计一个简单的实验方案，用以模拟核裂变或核聚变的某一过程，并准备实验报告。
三、作业要求1. 学生对基础知识的掌握必须准确无误，对概念的理解要深入透彻。
2. 小组讨论需积极投入，讨论内容要围绕核反应的应用及影响展开。
3. 短文撰写需条理清晰，观点明确，能够客观分析核裂变和核聚变的利弊。
4. 实践操作部分需真实记录观察到的现象，实验方案的设计要具有可操作性，实验报告需详细记录实验步骤和结果分析。
四、作业评价1. 教师将根据学生对基础知识的掌握情况进行评价。
2. 小组讨论的活跃程度和讨论内容的深度也将作为评价的依据。
3. 短文的撰写将评价学生的观点是否明确、条理是否清晰以及分析是否客观。
4. 实践操作部分将评价学生的观察记录是否真实、实验方案的设计是否具有可操作性以及实验报告的详细程度。
五、作业反馈作业完成后，教师将对学生的作业进行批改，并针对学生的不足之处给出指导建议。
同时，教师会将优秀的作业进行展示，以供其他学生参考。
此外，教师还将就学生在作业中表现出的共性问题进行课堂讲解，以帮助学生更好地掌握相关知识。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标1. 理解核裂变和核聚变的反应原理，包括主要特点和区别。
《第五章 4 核裂变与核聚变》作业设计方案-高中物理人教版19选择性必修第三册
《核裂变与核聚变》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本节课的作业设计旨在帮助学生理解核裂变与核聚变的基本概念、原理及在日常生活中的应用，提高学生的物理学习能力和实践操作能力，培养学生独立思考和解决问题的能力。
二、作业内容（一）知识梳理1. 学生需自行复习核裂变与核聚变的基本概念，并准备简单的定义和特点说明。
2. 查阅相关资料，了解核裂变和核聚变的历史背景、发现过程以及目前的发展趋势。
（二）实践操作1. 设计一个实验报告：通过阅读课本和参考资料，选取一种能演示核裂变或核聚变现象的简单实验（如氢气泡实验等），设计并撰写一个简单的实验报告，包括实验目的、器材准备、实验步骤、数据记录与结果分析等。
2. 模拟课堂讨论：根据教材中关于核裂变与核聚变的原理及实际应用的讲解，编写一篇简短的讨论稿，描述其可能对社会发展的影响及安全考虑。
（三）拓展探究1. 查阅文献资料，了解核能在能源领域的应用现状及未来发展趋势，并撰写一篇简短的报告。
2. 结合所学知识，尝试分析核能发电的优缺点，并就如何解决潜在的安全问题提出自己的看法和建议。
三、作业要求1. 所有作业均需独立完成，不得抄袭他人作品或网络资料。
2. 实验报告要求数据真实、操作过程详细、结果分析准确。
3. 拓展探究部分要求内容充实、观点明确、分析深入。
4. 作业提交时需附上个人姓名、学号及班级信息。
四、作业评价1. 评价标准：根据学生的知识梳理、实践操作、拓展探究及作业规范性等方面进行评价。
2. 评价方式：教师评阅与同学互评相结合，重点评价学生的理解深度和实践能力。
3. 反馈形式：教师将对每位学生的作业进行详细批改，指出优点和不足，并提供改进建议。
同时，将在课堂上进行部分优秀作业的展示和交流。
五、作业反馈1. 教师将根据评阅情况，针对学生的薄弱环节进行课堂讲解和辅导。
2. 同学互评将促进彼此之间的交流和学习，提高学生的批判性思维和团队协作能力。
3. 作业反馈将作为学生后续学习的重要参考，帮助学生明确学习方向，提高学习效率。
5.4核裂变与核聚变教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
学具准备
Xxx
课型
新授课
教法学法
- 拓展科学决策意识，学会在复杂情境中分析问题、权衡利弊，做出合理的判断。
教学反思与改进
在本次教学过程中，我发现学生们对核裂变与核聚变的概念有了较好的理解和掌握，他们能够通过实验观察和数学计算，深入探究核反应的原理。然而，我也注意到了一些需要改进的地方。
首先，学生在理解核能安全性和环境影响方面还不够深入，这表明我需要加强这部分的教学。在未来的教学中，我计划设计更多的案例研究和讨论活动，让学生从不同角度分析核能利用的利弊，提高他们的批判性思维能力。
3. 核裂变与核聚变在实际应用中的优点和潜在风险。
4. 核能面进行当堂检测：
1. 判断题：
- 核裂变是指一个重核分裂成两个或多个质量较小的核的过程。（ ）
- 核聚变是指两个轻核合并成一个质量较大的核的过程。（ ）
2. 选择题：
- 以下哪个天体是由于核聚变产生能量？（A. 地球 B. 太阳 C. 月亮 D. 火）
其次，课堂上的师生互动可以进一步加强。我注意到有些学生在讨论环节不够积极，可能是因为他们对自己的观点不够自信。为了解决这个问题，我将尝试创造更加轻松的课堂氛围，鼓励学生大胆表达自己的看法，同时及时给予反馈和鼓励。
在教学内容的呈现上，我发现通过多媒体和实验演示的教学方法非常有效，学生们对这些直观的教学手段表现出浓厚的兴趣。接下来，我将继续丰富教学资源，引入更多与核裂变和核聚变相关的视频和动画，帮助学生更好地理解抽象的物理概念。
5-4核裂变与核聚变 (教学课件)—高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
氢弹原理图
核聚变的两种约束方式：磁约束、惯性约 束
惯性约束示意图
23952U＋10n→14546Ba＋8396Kr＋_3_10n__
裂变示意图
链式反应示意图
临界体积和临界质量
• 核电站的主要部件及作用
组成部分
材料
裂变材料(核燃料)
浓缩铀
减速剂(慢化剂)
石墨、重水或普通 水(也叫轻水)
控制棒
镉棒
作用 提供核燃料
使裂变产生的快中子减速
吸收中子，控制反应速度
热交换器 防护层
• 热中子（慢中子）：速度与热运 动速度相当的中子最适合于引发 核裂变。
核电站工作流程
三、核聚变
定义：两个轻核结合成质量 较大的核，这样的核反应叫 作核聚变．
太阳热核反应，或原子核的 聚变反应，是当前很有前途 的新能源。参与核反应的轻 原子核，如氢（氕）、氘、 氚、锂等从热运动获得必要 的动能而引起的聚变反应 （参见核聚变）。热核反应 是氢弹爆炸的基础，可在瞬 间产生大量热能，但尚无法 加以利用。
第五章 原子核
核心素养目标
问题引入
• 较重的核分裂成中等大小的核， 较小的核合并中等大小的核的过 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， 利用的就是这样核能，在这些装 置中，核能使怎样被转化和使用 的呢？
一、核裂变的发现
• 1938年年底，德国物理学家哈恩和他的助手特 斯拉曼在用中子轰击铀核的实验中发现，生成 物中原子序数为56的元素钡。
水或液态的金属钠
传输热量
厚水泥层
防止放射线泄露，对1947年在实验 中发现铀核也 可能分裂成三 部分和四部分
1KG U 235全部发生核裂变时放出的能量相当于 2800吨标准煤完全燃烧时释放的化学能。
核裂变与核聚变 导学案 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
5.4 核裂变与核聚变【学习目标】1.知道核裂变、链式反应的概念，会计算核裂变释放的核能．2．了解核反应堆的工作原理，知道核电站的工作流程．3．知道核聚变的概念、条件及受控热核反应的控制方案，会计算核聚变释放的核能．1．发现：1938年年底，德国物理学家________和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现了________的裂变．2．核裂变(1)重核被________轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类反应定名为核裂变．(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＋10n →144 56Ba＋8936Kr＋________.(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，这种由重核裂变产生的中子使________反应一代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裂变物质的体积大于________或裂变物质的质量大于________．4．了解可控热核反应及其研究和发展。
5．核裂变的能量：1 kg铀235全部发生核裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能。
知识点二反应堆与核电站1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是________，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：________.(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用_________作慢化剂．(3)控制棒：为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒．镉________的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度会慢一些，这种镉棒叫作控制棒．2．工作原理：____________释放的能量，使反应区温度升高．3．核污染的处理：为避免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的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽________放出的各种射线，核反应堆中的核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，深埋地下．知识点三核聚变1．定义：两个轻核结合成________的核，这样的核反应叫作________．2．举例：21H＋31H→________＋10n＋17.6 MeV.3．条件：轻核的距离要达到________以内．需要加热到很高的________，因此又叫________．4．优点：第一、轻核聚变____________．第二、地球上核聚变燃料的________．第三、轻核聚变更为安全、清洁．5．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________．(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，用高能量密度的________________从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应．例1、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( ) A．铀块的质量是重要因素，与体积无关B．为了使铀235核裂变的链式反应容易发生，最好直接利用核裂变时产生的快中子C．只有铀235的体积超过它的临界体积，核裂变的链式反应才能发生D．核裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关例2、如图所示是慢中子核反应堆的示意图，关于该核反应堆，下列说法正确的是( )A．铀235容易吸收快中子后发生核裂变B．快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起核裂变C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些D．要使裂变反应更激烈，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些例3、有四个核反应方程如下：①235 92U＋10n→9538Sr＋138 54Xe＋3X1 ②21H＋X2→32He＋10n③238 92U→234 90Th＋X3 ④2412Mg＋42He→2713Al＋X4 下列说法正确的是( )A．①是核聚变B．X2为21HC．③是核裂变D．X4为中子例4、1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(N A为阿伏伽德罗常数)( )A．N A×196 MeV B．235N A×196 MeV C．235×196 MeV D．N A235×196 MeV巩固练习1、铀核可以发生衰变和裂变，铀核的( )A．衰变和裂变都能自发发生 B．衰变和裂变都不能自发发生C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生 D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生2．链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是( )A．质子 B．中子 C．β粒子 D．α粒子3、(多选)下列说法正确的是( )A．核聚变反应方程可能为21H＋31H→42He＋210nB．铀核裂变的核反应方程可能为235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210nC．发生β衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分D．中子和质子结合成氘核，若该过程质量亏损为Δm，则氘核的结合能为Δmc24、（多选）铀235是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀235既发生核裂变，也发生衰变．铀235核裂变方程为235 92U＋10n→X＋8936Kr＋310n，衰变方程为235 92U→Y＋42He，则下列说法正确的是( ) A．核裂变过程放出能量，衰变过程吸收能量B．核裂变产生的新核X中含有88个中子C．衰变产生的新核Y的比结合能比铀核的大D．核裂变释放能量产生的高温会加快铀235的衰变5、太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和11H、42He组成的．维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2X＋411H→42He＋释放的核能ΔE，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的11H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段．为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H核组成．已知质子质量m p＝1.672 6×10－27 kg，42He质量mα＝6.645 8×10－27 kg，电子质量m e＝0.9×10－30 kg，光速c ＝3×108m/s，太阳质量M＝2×1030kg，太阳辐射功率P＝4×1026W，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.下列结论正确的是( )A．核反应中的X是电子B．释放的核能ΔE约为4.2×10－12 JC．若释放的核能全由波长为300 nm的光子组成，一次核反应释放出的光子数约为6.3×108个D．太阳继续保持在主序星阶段的时间约为1010年6、某核电站发电功率为5×105 kW ，用235 92U 作为核燃料，已知235 92U 核裂变主要是按如下方程进行的：23592U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n 。
《第五章 4 核裂变与核聚变》作业设计方案-高中物理人教版19选择性必修第三册
《核裂变与核聚变》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应：1. 熟练掌握核裂变与核聚变的原理和过程；2. 了解核能的应用和潜在风险；3. 培养科学探究能力和独立思考能力。
二、作业内容1. 选择阅读材料：学生需阅读与核裂变与核聚变相关的科普资料，加深对课程内容的理解。
阅读材料应包括但不限于专业论文、科普文章、视频等。
2. 课堂讨论：学生需参与小组讨论，讨论内容包括核能的优点和缺点、核能应用的现状和未来趋势、核能安全问题等。
每个小组需指定一名代表，总结小组讨论结果并分享给全班。
3. 实验模拟：学生需在家中利用手边的物品（如小球、磁铁等）模拟核裂变和核聚变的原理，通过实际操作加深对课程内容的理解。
实验过程中需注意安全。
4. 完成作业：学生需完成一份与课程相关的作业，包括选择题、简答题等，题目难度适中，旨在检验学生对课程内容的掌握程度。
三、作业要求1. 作业应独立完成，不得抄袭；2. 提交时间：作业应在课程结束后一周内提交；3. 提交方式：作业需以电子版形式提交至教师邮箱；4. 实验模拟需真实记录实验过程和结果，并拍照上传至班级群聊。
四、作业评价1. 评价标准：作业成绩将根据完成质量、讨论表现、实验模拟等方面进行综合评价，满分100分；2. 评价方式：教师将对学生提交的作业进行批改，并组织全班进行讨论，确保每位学生都能得到客观、公正的评价；3. 优秀作业展示：对于表现优秀的作业，教师将在班级群中予以表扬，并推荐至学校或相关机构进行展示。
五、作业反馈1. 学生反馈：学生应认真对待作业，如有疑问应及时向教师请教。
教师将在批改作业时与学生进行沟通，了解学生对课程内容的掌握情况，以便更好地调整教学策略。
2. 教师反馈：教师将根据学生的作业情况，总结本次课程的不足之处，并在下次课前进行改进。
同时，教师将关注学生在课堂讨论和实验模拟中的表现，以提升课程的实效性和针对性。
3. 持续改进：教师将定期对作业反馈进行梳理和分析，以便更好地了解学生的学习需求和反馈，从而不断优化教学方案，提高教学质量。
核裂变与核聚变 (学案)——高中物理人教版(2019)选择性必修三
预习案【自主学习】阅读教材119-123页，大约需要15分钟，读后请思考：1.核裂变、核聚变释放核能的原理是什么？2. 什么是核裂变？什么是链式反应？在核反应堆中，用什么方法控制核裂变的速度？3. 什么是核聚变？核聚变过程中的能量转化有什么特点？【自学检测】（答案附后）1．(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是( )A．核裂变释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量B．铀核裂变在自然界中会自发地产生C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少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2．关于核聚变，以下说法正确的是( )A．与重核裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁B．世界上已经有利用核聚变来发电的核电站C．要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10－10 m以内，核力才能起作用D．核聚变比核裂变更易控制【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。
）课堂案【合作探究一】在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。
碳核的质量是中子的12 倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。
（1）设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少？（2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6 E0？课堂练习：教材125页练习6【合作探究二】在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？【合作探究三】太阳的总输出功率为3.8×1026 W，它来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变为氦24He。
按照总输出功率计算，太阳每秒失去多少质量？【进阶闯关检测】A类基础关1．下列方程中，表示核裂变的是()A．238 92U→234 90Th＋42He B．235 92U＋10n→139 56Ba＋9436Kr＋310nC．3015P→3014Si＋01e D．14 7N＋42He→17 8O＋11H2．下列方程中属于核聚变的是()A．31H＋31H→42He＋210n B．10n＋2412Mg→2411Na＋11HC．6027Co→6028Ni＋0－1e D．235 92U＋10n→137 55Cs＋8837Rb＋1110n3．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．为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用核裂变时产生的快中子C．若铀235的体积超过它的临界体积，核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4．现已建成的核电站发电的能量主要来自于()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5．如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是()A．铀棒是核燃料，核心物质是铀238B．石墨起到吸收中子的作用C．镉棒起到使中子减速的作用D．水泥防护层的作用是为了阻隔γ射线，避免放射性危害B类能力关6．(多选)核电站与火电站相比较，其优势有()A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭C．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站D．核电站比火电站更容易建造7．氘核(21H)和氚核(31H)的核反应方程如下：21H＋31H→42He＋10n，设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，中子的质量为m4，则核反应过程中释放的能量为() A．(m1＋m2－m3)c2B．(m1＋m2－m4)c2C．(m1＋m2－m3－m4)c2D．(m3＋m4－m1－m2)c2C类综合关（选做）8．某核电站发电能力为5×105kW，用235 92U作为核燃料，已知235 92U核裂变主要是按如下方程进行的：235U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n，已知m U＝235.0439 u，m n＝1.0087 u，m Ba＝ 92140.9139 u，m Kr＝91.8973 u，且1 u质量对应的能量为931 MeV。
人教版物理选择性必修三教案17——核裂变与核聚变
核裂变与核聚变一、教学目标一、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】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。
【教学难点】核聚变的特点和条件。
三、教学过程一、复习提问、新课导入教师：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。
播放视频，展示原子弹爆炸的过程及原子弹爆炸后形成的惨景的片段。
学生：观看原子弹爆炸的过程，并形成裂变能放出巨大能量的初步认识。
点评：激发起学生主动探求知识的欲望，从而为下一步进行教学活动奠定一个良好的基础。
二、新课教学(一)核裂变的发现1934年，约里奥·居里夫妇发现??粒子轰击铝片首次制造出人工放射性同位素。
费米得知后，想到用中子作为入射粒子比??粒子有效得多。
费米与其合作者使用中子按照周期表的顺序依次轰击各种元素，辐照了有68种元素，其中47种产生新的放射性产物。
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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235
92
U＋1
n→144
56
Ba＋89
36
Kr＋31
n。
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；。