2019-2020年高中物理 3.5.6核裂变导学案新人教版选修3-5

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1、2019-2020年高中物理3.5.6核裂变导学案新人教版选修3-5姓名：学号：班级：高二（）班知识与技能目标：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。知道什么是链式反应。2、会计算重核裂变过程中释放出的能量。3、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。4、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。教学重点、难点：链式反应及其释放核能的计算。裂变、聚变的核反应方程式的书写。〖导学过程〗新授：一、核裂变1、核裂变：重核分裂成质量较小

2、的核，释放出核能的反应，称为裂变。〖问题〗结合右图，说明是不是所有的核裂变都能放出核能？〖例题1〗下列核反应中，表示核裂变的是（）A．B．C．D．〖例题2〗秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.21010J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235?（一年按365天计算）二、链式反应〖问题〗铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种核反应方程式是：。1、链式反应：。2、临界体积：。3、裂变反应中的能量的计算。裂变前的质量：kg，kg裂变后

3、的质量：kg，kg，kg，质量亏损：kg，J=201MeV〖小结〗由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去，铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。三、核电站〖问题〗核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？1、铀棒由浓缩铀制成，作为。2、控制棒由做成，用来控制。3、减速剂由、、（有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获。4、冷却剂由等流体做成，在反应堆流动，把反应堆内的传输出，确保反应堆的安全。5、水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐

4、射。〖问题〗核能发电的优点、缺点？优点：①；②；③。缺点：①一旦核泄漏会造成严重的核污染；②核废料处理困难。四、热核反应——热核反应1、核聚变：。2、氢的聚变反应：21H+31H→42He+10n3、释放能量：ΔE＝Δmc2＝17.6MeV，平均每个核子释放能量3MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍计算：氘核的质量：mD＝2.014102u氚核的质量：mT＝3.016050u氦核的质量：mα＝4.002603u中子的质量：mn=1.008665u质量亏损：释放核能：〖问题〗为什么轻核的聚变反应

5、能够比重核的裂变反应释放更多的核能？（因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大）〖问题〗从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件？微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以维

6、持反应持续进行下去，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。五、可控核聚变反应研究的进展〖问题〗目前，人们还不能控制核聚变的速度，但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应，以使核聚变造福于人类。我国在这方面的研究和实验也处于世界领先水平。请同学们自学教材，了解聚变与裂变相比有哪些优点？〖例题〗一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H→42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014102u、氚核的质量：mT=3.016050u、氦核的质量：mα=4.002603u、中子的质

7、量：mn=1.008665u、1u=1.6606×10-27kg，e=1.6022×10-19C，请求出该核反应所释放出来的能量。根据质能方程，释放出的能量为：平均每个核子放出的能量约为3.3MeV，而铀核裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。优点之一：聚变与裂变相比，轻核聚变产能效率高。常见的聚变反应：21H+21H→31He+11H+4MeV、21H+31H→42He+10n+17.6MeV。在这两个反应中，前一反应的材料是氘，后一反应的材料是氘和氚，而氚又是前一反应的产物，所以氘是实现这两

8、个反应的原始材料，而氘是重水的组成部分，在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的。从这个意义上讲，轻核聚变是能源危机的终结者。优点之二：聚变与裂变相比，即地球上聚变燃料的储量丰富。如1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油。优点之三：聚变与裂变相比，是轻核聚变反应更为安全、清洁。实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了。另外，氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子