链式反应

第十二章 D 重核裂变链式反应

一、教学任务分析

本节课的主要内容为核力、核能、重核裂变和链式反应等。是对原子核式结构、天然放射性等知识的深化、总结和应用。本节内容的学习对学生认识核能开发利用、建立社会责任感有重要的意义。

学习本节内容需要有库仑定律、万有引力、原子核式结构等方面的知识基础。

本节的教学内容包含三大部分：核力核能、重核裂变和链式反应。这三部分内容在逻辑关系上是层层递进的，穿插它们的主线是“人们如何利用核能”。教学中教师应根据学生实际，对知识做适当的补充和拓展，使学生对本节所学的内容更容易理解。

通过教学，不仅要学生了解什么是核能、如何利用核能，更重要的要让学生感悟为什么要利用核能、如何和平的利用核能等科学态度问题。建立正确的核利用伦理观，同时增强社会责任感。

二、教学目标

1．知识与技能

（1）知道核力与核能。

（2）知道重核裂变是获取核能的有效途径之一。

（3）知道链式反应和产生链式反应的条件。

2．过程与方法

通过核能、链式反应等学习过程，感受类比和虚拟实验的方法。

3．情感、态度与价值观

通过本节的学习，懂得科学技术是一把双刃剑，感悟核能的开发与利用对建立一个和平、和谐社会的重要意义。

三、教学重点和难点

重点：重核裂变、链式反应。

难点：重核裂变是如何产生核能的。

四、教学器材和课件

“核爆炸”演示录像；相关图片。

五、教学设计思路

本节包含三部分内容：核能、重核裂变和链式反应。第一部分内容的教学主要解决什么是核能的问题，后两部分的教学主要解决如何利用核能的问题。

本教学设计以壮观的核爆炸的录像作为情景引入，在学生感受核爆炸无与伦比的威力同时，产生探究什么核能、如何利用核能的欲望。若要学生较清晰的理解什么是核能、以及如何利用核能，需要对核力的知识进行适当介绍。在本教学设计的开始特别的提供了一些数据，目的为了让学生更好的感受核力的特点。在介绍核力的基础上，再通过类比的方法，从而使学生较容易理解核能。

在了解了核能后，通过如何利用核能的设问过渡到重核裂变内容的学习。但根据上面核能部分的学习，学生必然会产生：核裂变应该吸收能量，怎么会放出能量的疑问。本教学设计是通过一个计算的活动，来解决这个疑问的。有条件的学校可以在此补充平均结合能的知识。

若要持续、大量的获得核能，靠单个重核的裂变是不行的，自然过渡到链式反应部分的学习。为了使学生更容易在脑海中建立微观世界链式反应的图景，教材设立多米诺骨牌的自主活动，教学中可以做相应的演示实验，也可以播放多米诺骨牌的录像来实现这个目的。教学中还可以补充有焰燃烧的链式反应进行过渡，帮助学生理解。

没有任何其它形式的能的利用象核能这样引起人类广泛的争议，在本教学设计中，通过观看广岛核爆炸模拟录像以及就此展开的学生讨论的活动，目的是让学生建立起正确对待核能的态度，首先应肯定核能对人类的积极意义，同时也应意识到滥用核能对人类带来的巨大灾难。

本设计要突出的重点是：重核裂变、链式反应。方法是：通过计算活动，使学生理解核裂变为什么会释放出核能。通过多米诺骨牌的自主活动，通过类比的方法，从而使学生在脑海中建立微观世界链式反应的图景。

本设计要突破的难点是：重核裂变是如何产生核能的。方法是：模拟计算活动。

完成本设计的内容需1课时。

六、教学流程

1

2、对流程图的说明

情景核爆炸录像

播放核爆炸演示录像，提出设问1：一次核爆炸释放的能量大约是等量物质化学反应释放能量的百万倍。它是什么能？又是如何产生的呢？

问题Ⅰ设问2：原子核内蕴藏着巨大的能量，但人类如何才能利用核能呢？

问题Ⅱ问题1：根据前面所述，分散的核子结合成原子核时会释放能量，那么，重核裂变时为什么会释放能量呢?

活动Ⅰ计算

活动1：计算重核裂变前后的质量变化。

问题Ⅲ设问3：至此，可知裂变是获得核能的一个重要途径，那么，这种裂变能否持续下去，以获得更多的核能呢？

活动Ⅱ演示、实验

活动2：教材P44自主活动。

问题Ⅳ设问4：根据链式反应的原理，似乎任何铀块只要有中子进入，都能发生连是反应，但事实并非如此，为什么呢？

活动Ⅲ观看、讨论

活动3：观看广岛核爆炸模拟录像，并就此展开讨论

问题Ⅴ问题2：原子弹是一种剧烈的、不可控制的链式反应，能不能将链式反应置于人为控制之下，将核能缓慢的释放出来？

3、教学的主要环节本设计可分为四个具体的教学环节：

第一环节，核能。

第二环节，重核裂变。

第三环节，链式反应。

第四环节，讨论、拓展。

七、教案示例

（一）情景导入

情景观看核武器爆炸的录像。

设问1一次核爆炸释放的能量大约是等量物质化学反应释放能量的百万倍。它是什么能？又是如何产生的呢？

（二）教学内容

1、核能

（1）核力

在接受了原子核由质子和中子组成的假设后，人们不禁要问：带正电荷的质子怎么能聚集在一起呢？

因为，当时人们只知道自然界中有两种相互作用：电磁力和万有引力。质子的质量为1.67×10-27kg，半径为0.8×10-15m，所带电量为一个基本电荷1.6×10-19库仑，若核内两个质子相距1.0×10-15m，根据库仑定律，核内的两质子间的斥力会使质子以十分惊人的加速度飞散。

但通常的原子核却很稳定，这表明，在原子核内，除了质子间的库仑力外，还存在另一种力。这种力将各种核子（组成原子核的粒子）紧紧地拉在一起，这种力叫核力。实验表明，核力具有以下特点：

【板书】（或投影）核力是核子之间的作用力。它具有如下特点：

①核力是短程力，核力只有在原子核的线度内才发生作用。大体上说核子间的距离在

0.8~2.0fm（1fm=10-15m）之间表现为引力，小于0.8fm表现为斥力，大于10fm时，核力消失。

②核力是一种强相互作用，质子间产生库仑斥力，而核力能抗拒库仑斥力而使质子紧密结合在一起，这说明核力很强。它比库仑力大100倍。

③核力与核是否带电荷无关，质子间、中子间、质子与中子间均存在的核力。

……

核力的本质，目前认为是一种交换力。目前以介子场论作为核力的基本理论，它能作出很多有价值的定性说明，但是这种理论还不完备，还存在严重的困难。核力的本质，还没有

一个比较完美的理论来说明，关于核力的本质仍有待深入研究。

（2）核能

由于原子核内的核子间存在着强大的核力，若要把原子核拆散成

核子，需要克服核力做极大的功，或者说需要有外界给以巨大的能量

才能“轰开”原子核。反之，如果要把分散的质子和中子结合成原子

核，就会放出能量。（就如同一颗人造卫星在摆脱地球的吸引力飞到

太空中的过程中要消耗大量的能量，而天外陨石落到地球上来会释放

出大量的能量一样。）