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。
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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；。