粤教版高中物理选修3-5核能利用教案1
高中物理第四章裂变和聚变核能利用小粒子与大宇宙学案(含解析)粤教版选修3_5
学案7 小粒子与大宇宙(略)[学习目标定位] 1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.会判断和书写核裂变和核聚变方程，能计算核反应释放的能量.4.了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型，知道核电站工作模式．1．核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒．2．核能运算：ΔE＝Δmc2.(1)若Δm单位为kg，则ΔE的单位为J；(2)若Δm单位为u，则ΔE的单位为MeV，可直接利用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算核能．3．重核的裂变(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，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n.(3)链式反应：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．(4)链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于临界体积．4．核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变．轻核聚变必须在高温下进行，因此又叫热核反应．(2)能量变化：轻核聚变后，平均结合能增加，反应中会释放能量．(3)核反应举例：21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV.(4)核反应条件：必须使原子核的距离达到10－15 m以内，为达到这么近的距离，一般需要在高温下进行．5．核能的利用利用核能发电，它的核心设施是核反应堆，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：铀棒；(2)减速剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水作减速剂；(3)控制棒：利用镉吸收中子的能力很强的特性，在反应堆中采用插入镉棒的方法控制链式反应的速度．(4)冷却系统：利用水或液态的金属钠等流体作为冷却剂，在反应堆内外循环流动，把反应堆中的热量传输出去.一、核裂变和链式反应[问题设计](1)铀核裂变是如何发生的？(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？答案(1)铀核的裂变①核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状．②核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．(2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发地发生．铀核裂变不会自发地进行，要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应．[要点提炼]1．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，其中两种典型的反应是235 92U ＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n；235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n.2．链式反应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．3．链式反应的条件(1)铀块的体积大于临界体积．(2)有足够数量的慢中子．二、裂变过程中核能的分析与计算[问题设计]重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有哪些？通过图1说明．图1答案中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重核和轻核的核子的平均质量较大．如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，会有质量亏损，放出巨大的核能．获得核能的主要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变．[要点提炼]铀核裂变释放核能的计算1．首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm.2．根据ΔE＝Δmc2计算释放的核能计算时要注意Δm与ΔE单位的对应关系：若Δm用kg做单位，则ΔE用J做单位；若Δm用u做单位，则ΔE用MeV做单位，1 u相当于931.5 MeV的能量．3．若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的核能E＝nΔE.三、轻核的聚变1．聚变两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为核聚变．聚变反应又称为热核反应．2．聚变方程：21H＋31H→42He＋10n.3．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万度以上的高温．4．重核裂变与轻核聚变的区别一、对重核裂变的理解及应用例1 (单选)关于重核的裂变，下列说法正确的是( )A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少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，放出核能解析根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．因而其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中核子数是不会减少的，如235 92U裂变为9038Sr和136 54Xe的核反应，其核反应方程为：235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe ＋1010n查阅相关资料可得其中各粒子质量分别为m U＝235.043 9 u，m n＝1.008 67 um Sr＝89.907 7 u，m Xe＝135.907 2 u质量亏损为Δm＝(m U＋m n)－(m Sr＋m Xe＋10m n)＝0.151 0 u可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C错误．重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，发生质量亏损，从而释放出核能．综上所述，选项D正确．答案 D例2 用中子轰击铀核(235 92U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(141 56Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m U＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；m Ba＝234.001 6×10－27 kg，m Kr＝152.604 7×10－27 kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．解析根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒，就可以写出核反应方程．根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能．铀核裂变方程为10n＋235 92U→141 56Ba＋9236Kr＋310n，则核反应前后的质量亏损为Δm＝m U＋m n－m Ba－m Kr－3m n＝0.357 8×10－27 kg.由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(3×108)2 J＝3.220 2×10－11J.答案 10n ＋23592U→14156Ba ＋9236Kr ＋310n 3.220 2×10－11J二、对轻核聚变的理解及核能计算例 3 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源． (1)写出这个核反应方程． (2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J ，则太阳每秒减少的质量为多少千克？ (m p ＝1.007 3 u ，m He ＝4.001 5 u ，m e ＝0.000 55 u) 解析 (1)由题意可得核反应方程应为411H→42He ＋2 0＋1e.(2)反应前的质量m 1＝4m p ＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u ，反应后的质量m 2＝m He ＋2m e ＝4.001 5 u ＋2×0.000 55 u＝4.002 6 u ，Δm ＝m 1－m 2＝0.026 6 u ，由质能方程得，释放能量ΔE ＝Δmc 2＝0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV. (3)由质能方程ΔE ＝Δmc 2得每秒减少的质量 Δm ＝ΔE c 2＝3.8×10263×108 2 kg ＝4.2×109 kg.答案 (1)411H→42He ＋2 0＋1e (2)24.78 MeV (3)4.2×109kg1.裂变和聚变⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧核裂变⎩⎪⎨⎪⎧定义及发现链式反应的条件⎩⎪⎨⎪⎧ V ≥V临足够的慢中子应用⎩⎪⎨⎪⎧ 原子弹核电站核聚变⎩⎪⎨⎪⎧定义聚变发生的条件受控热核反应⎩⎪⎨⎪⎧ 优点可控方案2．核能的利用⎩⎪⎨⎪⎧核反应堆核电站1．(双选)关于铀核裂变，下列说法正确的是( )A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B．铀核裂变时能同时释放2～3个中子C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235D．铀块的体积对产生链式反应无影响答案BC解析铀核受到中子的冲击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的分裂成多块，并放出2～3个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故B、C正确．2．(单选)下列关于聚变的说法中，不正确的是( )A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应，在地球内部也可以自发地进行答案 D解析轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万开尔文时才有这样的能量，这样高的温度通过利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应，但在地球内部不会自发地进行，D错误．3．(单选)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为阿伏加德罗常数)( )A．N A×196 MeVB．235N A×196 MeVC．235×196 MeVD.N A235×196 MeV答案 D解析由于1 mol的铀核质量为235 g,1 g铀235 的物质的量为1235mol，因此1 g铀235释放的能量E＝N A235×196 MeV，故D正确．4．(单选)一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U ＋10n→X＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是( )A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少答案 A解析X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误．5．(双选)据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是( ) A．“人造太阳”的核反应方程是21H＋31H→42He＋10nB．“人造太阳”的核反应方程是235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nC．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同答案AC解析21H＋31H→42He＋10n是氢核聚变方程，故A项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故选项C正确．[概念规律题组]1．(单选)在原子核的人工转变过程中，科学家常用中子轰击原子核，这是因为( ) A．中子的质量较小B．中子的质量较大C．中子的能量较大D．中子是电中性的答案 D解析科学家常用中子轰击原子核，这是因为中子不带电，比其他带电粒子更能充分地接近原子核，故正确选项是D.2．(单选)下列核反应中，属于核裂变反应的是( )A.105B＋10n→73Li＋42HeB.238 92U→234 90Th＋42HeC.147N＋42He→178O＋11HD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n答案 D解析由核裂变反应的特点知，D正确．3．(单选)镉棒在核反应堆中所起的作用是( )A．使快中子变成慢中子B．使慢中子变成快中子C．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢答案 D解析在核反应堆中石墨(重水)起变快中子为慢中子的作用．镉棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，故D正确．4．(双选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程中，表述正确的是( )A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n→141 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变答案AC解析B项为轻核聚变，β衰变的实质为一个中子转化为一个质子后释放出一个电子，选项B错误；α衰变的实质是释放氦核(α粒子)，而D项是重核裂变，并未释放α粒子，选项D错误，正确选项为A、C.5．(单选)在核反应方程235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋k X中( )A．X是中子，k＝9B．X是中子，k＝10C．X是质子，k＝9D．X是质子，k＝10答案 B解析设X的电荷数是Z，质量数是A，根据核反应的关系式，由电荷数守恒得92＋0＝38＋54＋k Z解得k Z＝0，又由质量数守恒得235＋1＝90＋136＋k A解得k A＝10.综合解得k≠0，Z＝0，可知X是中子；A＝1，k＝10，可知选项B正确．6．(双选)关于聚变，以下说法正确的是( )A．两个氘核可以聚变成一个中等质量的原子核，同时吸收能量B．同样质量的物质发生核聚变反应时放出的能量比同样质量的物质发生核裂变反应时释放的能量大得多C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能答案BD7．(单选)关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( )A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量大C．聚变反应中粒子的比结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后总质量变大答案 B[方法技巧题组]8．(单选)一个铀235吸收一个中子后发生的核反应方程是235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于( )A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c2答案 C解析铀235裂变时的质量亏损：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.9．(单选)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H ＋12 6C→13 7N＋Q1，11H＋15 7N→12 6C＋X＋Q2.方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：以下推断正确的是( )A ．X 是32He ，Q 2 ＞Q 1 B ．X 是42He ，Q 2 ＞Q 1 C ．X 是32He ，Q 2 ＜Q 1 D ．X 是42He ，Q 2 ＜Q 1 答案 B解析 本题考查核反应方程的书写和计算核反应释放的能量，意在考查考生的推理判断和运算能力．由核反应过程必须遵守质量数守恒和电荷数守恒知X 是42He.放出热量分别为Q 1和Q 2的两个核反应中质量亏损分别为0.002 1 u 和0.0053 u ，故Q 2＞Q 1. 10．(单选)我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U 的裂变，现有四种说法：①23592U 原子核中有92个质子，143个中子；②23592U 的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为23592U ＋10n→13954Xe ＋9538Sr ＋210n ；③235 92U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45 亿年，升高温度半衰期缩短； ④一个23592U 裂变能放出200 MeV 的能量，合3.2×10－11J.以上说法中完全正确的是( )A ．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 答案 D解析 由235 92U 的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；通过计算知④正确，故答案为D. 11．在氢弹爆炸中发生的核聚变方程为21H ＋31H→42He ＋10n ，已知21H 的质量为2.013 6 u ，31H 的质量为3.016 6 u ，42He 的质量为4.002 6 u ，10n 的质量为1.008 7 u ，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023mol －1，求此氢弹爆炸中合成1 kg 的氦时所释放的能量． 答案 2.65×1027 MeV解析 由题意可知，当一个21H 核与一个31H 核发生反应合成一个42He 核时放出的能量为 ΔE ＝Δmc 2＝0.018 9×931.5 MeV≈17.6 MeV而1 kg 氦中含有的原子数目为N ＝10004×6.02×1023＝1.505×1026(个)所以合成1 kg 氦核时所放出的总能量为E ＝N ΔE ≈2.65×1027MeV [创新应用题组]12．一个原来静止的锂核(63Li)俘获一个速度为7.7×104m/s 的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103m/s ，方向与中子的运动方向相反． (1)试写出核反应方程． (2)求出氦核的速度大小．(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量．(已知氘核质量为m D ＝2.014 102 u ，氚核质量为m T ＝3.016 050 u ，氦核质量m He ＝4.002 603 u ，中子质量m n ＝1.008 665 u ，1 u ＝1.660 6×10－27 kg) 答案 (1)63Li ＋10n→31H ＋42He (2)2×104 m/s (3)2.82×10－12 J 解析 (1)63Li ＋10n→31H ＋42He(2)取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律得 m n v 0＝－m T v 1＋m He v 2v 2＝m n v 0＋m T v 1m He＝1×7.7×104＋3×1.0×1034m/s ＝2×104 m/s(3)核反应方程为21H ＋31H→42He ＋10n质量亏损为：Δm ＝m D ＋m T －m He －m n＝(2.014 102＋3.016 050－4.002 603－1.008 665) u ＝0.018 884 u≈3.136×10－29 kg 根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2＝3.136×10－29×(3×108)2 J≈2.82×10－12 J。
核力与结合能-粤教版选修3-5教案
核力与结合能-粤教版选修3-5教案一、教学目标1.了解原子核的组成结构及其性质；2.理解核力的作用机理及特点；3.掌握原子核的结合能的计算方法和物理意义；4.学会应用结合能对核反应的能量变化进行计算。
二、教学内容1. 原子核的组成结构及其性质1.原子核的组成及尺寸：质子和中子组成原子核，尺寸一般为10−15米级别；2.原子核的电荷：原子核带正电荷，其大小与原子序数相等；3.原子核的质量：原子核的质量重于电子，因此核外电子对核的性质影响较小；4.同位素和同位素核素：原子核中质子和中子的比例不同，则称为同位素，同位素在原子核素中的比例不同，则称为同位素核素；5.核自旋：核自旋是指原子核旋转的角动量。
2. 核力的作用机理及特点1.核力的基本特点：核力为强相互作用力，作用范围极小，只作用于原子核内部的质子和中子之间，是一种非常强的作用力；2.核力的作用机理：核力来源于夸克之间的强相互作用，它是夸克引力的代表，表现为同类的夸克之间互相吸引，不同类夸克之间互相排斥的作用；3.核力的特点：核力对质子和中子作用相等，不产生电磁相互作用，延伸距离很短，是一种短程力。
3. 原子核的结合能的计算方法和物理意义1.结合能的定义：原子核的结合能是指核内的质子和中子保持在一起所需克服核力的能量，具有负值；2.结合能的计算方法：可以通过质子和中子的质量和原子核的质量差计算得到，也可以根据爱因斯坦的质能方程计算；3.结合能的物理意义：原子核的结合能决定了原子核的稳定性和核反应过程的能量变化。
4. 应用结合能对核反应的能量变化进行计算1.核反应及其类型：核反应是指核发生改变的过程，常见的核反应有核衰变和核裂变等；2.能量守恒定律：核反应遵守能量守恒定律，反应前后能量守恒；3.核反应的能量变化计算：可以根据反应前后的结合能差计算反应释放或吸收的能量。
三、教学方法采用讲授和实验相结合的方式进行教学，引导学生通过实验观察、分析和解决问题，培养学生的实验能力，加深学生对原子核物理的认识和理解。
粤教版高三物理选修3《核力与结合能》教案及教学反思
粤教版高三物理选修3《核力与结合能》教案及教学反思一、教学目标知识目标1.掌握核力的概念和种类。
2.掌握结合能、质量缺失和核能的概念。
3.理解强核力和弱核力的作用。
4.理解原子核的稳定性和不稳定性。
能力目标1.学生能够分析原子核的结构和稳定性。
2.学生能够解释核反应过程并能应用于实际问题。
3.学生能够设计简单的核物理实验并进行数据处理和分析。
情感目标1.培养学生的核物理兴趣和探究精神。
2.让学生了解核能在日常生活和工业生产中的应用。
3.倡导理性看待核能技术和环境保护意识。
二、教学重点1.核力的概念和种类。
2.结合能、质量缺失、核能三者之间的关系。
3.强核力和弱核力的作用。
4.原子核的稳定性和不稳定性。
三、教学难点1.核反应催生的理论探究及应用实践。
2.核反应实验的设计、实施及数据处理和分析。
四、教学设计1. 教学内容1.核力概念及种类2.强核力和弱核力的作用3.核反应过程及结构特征4.核反应实验及数据处理和分析2. 教学方法1.讲授法：围绕核力、核反应等知识点进行讲解，并结合图表形象化呈现。
2.案例分析法：引导学生观察各种常见的核反应实例，深入探究其反应特征和机制。
3.实验探究法：通过实验控制不同条件下的核反应活性，进行可比较的数据分析。
3. 教学过程第一课时：核力概念及种类1.概念和种类：学习核力的基本概念和种类，例如强核力、弱核力等。
2.作用原理：通过实例引导学生了解各种核力的作用机制。
3.定义关系：重点讲解结合能、质量缺失、核能等三者之间的关系。
第二课时：强核力和弱核力的作用1.强核力和弱核力的基本概念和性质。
2.相互作用：理解种种核素之间强作用的过程，学习在不同温度下不同的核力。
3.反应解析：通过不同的实例，掌握强、弱核力的具体应用场合以及本质。
第三课时：核反应过程及结构特征1.核反应基本概念：引导学生认识核反应的基本概念。
2.核反应工艺：通过实例深入了解核反应工艺及其广泛应用领域。
3.反应特征：分析核反应过程的特征和反映反应条件变化的指标。
高中物理选修3-5教学设计 4.4 核能利用与环境保护 教案
4.4核能利用与环境保护（一）知识与技能1.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。
2．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。
（二）过程与方法通过让学生自己阅读课本，培养他们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．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。
2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。
教学方法:教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
课时安排:1 课时教学过程（一）引入新课教师：1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。
从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。
前苏联用了四年，美国用了7年。
学生：学生认真仔细地听课点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。
（二）进行新课1、核电站核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？铀棒由浓缩铀制成，作为核燃料。
控制棒由镉做成，用来控制反应速度。
减速剂由石墨、重水或普通水（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。
冷却剂由水或液态的金属钠等流体做成，在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的安全。
学生回答：水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。
核能发电的优点、缺点？优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济。
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。
点评：学生用自己的语言叙述，基本正确即可。
补充：了解常用裂变反应堆的类型：秦山二期、大亚湾二期是压水堆，秦山三期是沸水堆。
教学体会本节课虽然教学要求不高，但却是开展中学科技教育活动的生动内容。
然而课本的编写，却限于篇幅等因素的影响，存在正如爱因斯坦所说的问题：“科学结论几乎是以完成的形式出现在读者面前，读者学生体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程也很难达到清楚地解释全部过程。
核能利用-粤教版选修3-5教案
核能利用-粤教版选修3-5教案一、教学目标1.知道核能利用的定义及基本原理；2.掌握核聚变和核裂变的区别；3.了解核能的利与弊；4.掌握核能发电的过程及其在世界和我国的应用情况。
二、教学重难点1.教学重点1.核能利用的基本原理；2.核聚变和核裂变的区别；3.核能发电的过程及应用情况。
2.教学难点1.确定学生的学科基础，避免出现知识盲区；2.让学生深入了解核聚变和核裂变的区别。
三、教学过程建议1.引入1.热身：让学生观看视频，了解常见的能源有哪些；2.引入：让学生掌握核能利用的概念及基本知识。
2.讲解1.核聚变和核裂变的区别；2.核能发电的过程及应用情况。
3.练习1.进行小组讨论，让学生交流核聚变和核裂变的优缺点；2.为学生提供一份核能发电的图表，让学生根据图表了解世界各国及我国核能发电的规模及构成。
4.总结1.总结核能发电的过程及应用情况；2.分享学生关于核聚变和核裂变的看法。
四、教学方法1.以小组讨论、小组辩论、课堂讲解、引导发现为主要教学方法；2.使用核能发电的图表、视频等方式深入了解核能的利与弊以及在世界或我国的应用情况。
五、教学资源1.核能及核能发电知识的相关书籍、视频等；2.与核能有关的图表。
六、教学评估1.观察每一位学生在讨论中的表现；2.作业上的表现能力；3.离线小组作业（讨论和辩论）的表现能力；4.针对学生学习能力进行口头和书面反馈。
七、教学替代方案如果没有足够的资源和时间，可以选择以下教学模式：1.单机电脑教学；2.点对点教学；3.教师录制的视频教学资源。
八、教学总结通过教学，学生学会了核能利用的基本原理及应用情况，可以通过相关图表等方式进行深入了解。
同时，学生也掌握了核聚变和核裂变的区别，并且了解了核能利与弊。
粤教版高二物理选修3-5讲学案：4.6-核能利用-4.7小粒子和大宇宙(无答案)
4.6 核能利用 4.7 小粒子与大宇宙 讲学案高二级 班 姓名 座号 周次 星期一、学习目标:1、知道核反应堆和核电站（重点、难点）2、初步了解恒星的演化二、复习检测:1．利用重核裂变释放核能时选铀235，主要原因是( )A ．它裂变放出核能比其他重核裂变放出的核能多B ．它可能分裂成三部分或四部分C ．它能自动裂变，与体积无关D ．它比较容易形成链式反应2．完成下列核反应方程，并注明反应类型：n 3Kr Ba ______U 1094361395623592++→+，属＿＿＿＿＿＿＿；21H ＋31H ―→ ＋10n ，属＿＿＿＿＿＿。
三、新课教学一．反应堆：是人工控制链式反应的装置，使核能较平缓地释放出来．主要由下列几部份组成： 1．燃料：铀棒，是 或浓缩铀；2．减速剂：石墨、重水的作用是使 中子变成 中子；3．控制棒：镉棒的作用是吸收减速后的中子，控制反应速度；二、为了防止铀核裂变物放出的 对人体的危害，在反应堆外面要修建很厚的水泥防护层来屏蔽射线，对放射性的废料也要装入特制的容器，埋入深地层来处理．三、核能利用：核电站——以核反应堆为能源，产生高压蒸汽，取代发电厂的锅炉，其余部分与火力发电厂基本相同．如课本图所示，它主要由裂变反应堆、第一回路系统、第二回路系统及其他辅助系统组成．典题：1．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置．它主要有哪四部分组成 ( )A ．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B ．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C ．原子燃料、调速剂、碰撞系统和控制调节系统D ．原子燃料、减速剂、原子能聚存系统和输送系统2．(单选)在核反应中，控制铀235核裂变反应速率的方法是 ( )A ．使用浓缩铀B ．改变铀块的临界体积C ．通过自动控制装置，改变使用镉棒插入的深度，以改变反应堆中的中子数目D ．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度1、空间跨度：（1）人类目前能够观测到的最大距离约是 亿光年之远．这一距离可以看成是目前观测到的宇宙半径．（2）对宇宙的时空结构、运动形态和物体演化的理论描述，称为宇宙模型． 模型是一种被普遍接受的模型，它认为，宇宙起源于大约150亿年前突然发生的一次，其后逐渐诞生出星球、星系、星、超新星、以及被称作类星体的遥远发光体等等，经历150亿年才演化成今天的样子．宇宙的寿命约为s，微观粒子的寿命最短的只有s，可见物质世界的时间尺度，约从1018s到10-25s，共跨越了将近43个数量级．典题：3、关于粒子，下列说法正确的是( )A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B．强子都是带电的粒子C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单元四、巩固练习1．镉棒在核反应中的作用是( )A．使快中子变成慢中子 B．使慢中子变成快中子C．使反应速度加快 D．控制反应速度，调节反应速度的快慢2．关于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，下列说法中正确的是( )A．它们都是利用核聚变释放原子能的B．它们都是利用核裂变释放原子能的C．核燃料都是纯铀235D．一座是利用核裂变释放原子能，一座是利用核聚变释放原子能3．有三个核反应方程分别是：(1) H+H→He+n。
粤教版高中物理选修1-2第三章3.5核能的开发和利用学案(无答案)
核能的开发与利用【学习目标】1．了解和平利用核能的方式。
2．了解核能和平利用的进展和核能的优点，以及核能开发所带来的问题。
【学习重点】获得核能的方式，和平利用核能的方式【学习难点】核能开发【学习过程】要点部分（学习程序：课内小组根据流程及演示实验安排进行实验合作研讨。
时间共25分钟。
）情景：二战末美国在日本广岛、长崎投下了两枚原子弹。
以及福岛核电站的事件。
一、裂变反应堆核裂变——质量较大的原子核在轰击下分裂成新原子核，并释放出的过程。
举例：中子轰击铀235产生核能p10图3-271链式反应：如果产生的中子继续轰击其他铀核，就会导致一系列铀核持续裂变。
原子弹——根据的原理制成。
属于的链式反应的结果！二、核能的和平利用――核电站讲授：如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下缓慢进行，释放的核能就可有效地利用。
提问：如何控制核裂变的反应速率？核电站发电原理：思考：思考在电站工作过程中，能是如何转化的？三、放射线核变过程中除了放出大量热量外，同时也会放出许多肉眼无法看见、能量很高的射线，放射线有那三种？【达标检测】1.核电站是利用原子核的发电的，它的核心设备是，在其中发生的是可以控制的。
而在原子弹中发生的则是不可控制的。
2．质量较小的原子核在超高温作用下结合成质量较大的原子核，会释放出巨大的核能，这种现象叫做。
3．关于核能，下列说法正确的是( )A．原子核很小，因此其中不可能存在大量的能量B．人们现在能够利用可控核聚变的能量C．对于核裂变的链式反应，人们还不能控制D．无论是较大的原子核受激分裂，还是较小的原子核的结合，其中都会伴随着巨大的能量变化4．核电站的能量转化情况是( )A．核能→机械能→电能 B．核能→内能→机械能→电能C．核能→化学能→电能 D．化学能→内能→电能5．原子弹和核电站的根本区别是( )A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速度D．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速度。
高中物理第四章原子核4.4核力与结合能教学案粤教版选修3-5(new)
第四节核力与结合能［目标定位］ 1.知道核力及其性质。
2。
知道重核与轻核中中子数与质子数的数量多少关系。
3.掌握结合能和平均结合能的概念。
4。
知道质量亏损，理解爱因斯坦质能方程,并能进行有关核能的计算．一、核力及其性质1．组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．2．核力是一种很强的力，在它的作用范围内核力比库仑力大的多．3．核力是一种短程力．在约0.5×10－15～2×10－15 m的距离内主要表现为引力；大于2×10－15 m的距离时核力就迅速减小为零；在小于0。
5×10－15 m的距离内,核力又转变为强大的斥力而使核子不融合在一起．二、重核与轻核原子核中的质子数又称为原子序数，排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫做重核，排在比较靠前的叫做轻核．一般排在周期表最前面的轻核的质子和中子数相等,但是大多数重核是中子多于质子．三、结合能1．结合能：根据能量守恒，核子结合成原子核时也会放出一定的能量，这个能量叫做原子核的结合能．2．用高能量的γ光子照射氘核，可以使它分解为质子和中子，核反应方程是γ＋21H→错误!H ＋10n.γ光子的能量大于或等于2。
22 MeV。
相反的过程,一个中子和一个质子结合成氘核会释放出2。
22 MeV的能量．这个能量以γ光子的形式辐射出去．核反应方程是10n＋错误!H→错误!H＋γ.3．平均结合能:原子核的结合能与核子数之比称为该原子核的平均结合能．它反映了一个原子核结合的紧密程度，平均结合能越大,表示原子核结合得越稳定．4．爱因斯坦质能方程：E＝mc2或ΔE＝Δmc2想一想有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？答案不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻"了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损,核子的个数并没有变化．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、对核力的理解核力是原子核内核子与核子之间的相互作用，它发生在质子与质子之间、质子与中子之间、中子与中子之间,是一种超短程力，且是一种强相互作用，在作用的范围内，核力远大于库仑力．【例1】（多选)对于核力，以下说法正确的是（）A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是强相互作用的表现，是强力C．核子之间的距离小于0。
裂变和聚变-粤教版选修3-5教案
裂变和聚变-粤教版选修3-5教案一、前言在现代物理学中，裂变和聚变是两种不同的核反应过程。
裂变和聚变所带来的能量可以被应用在能源领域。
本文将介绍粤教版选修3-5中有关于裂变和聚变的教案。
二、裂变2.1 裂变是什么？裂变指的是重核在受到某种外部因素诱导的情况下，可以分裂成两个质量数较小的核子，同时伴随着巨大的能量释放。
2.2 裂变的实验在裂变的实验中，可以用中子将重核物质打碎成轻核。
但是，中子不会被重核原子核直接吸收，需要寻找能够将中子转化为裂变物质的材料。
2.3 裂变能源的使用裂变能可以用于核电站的发电，同时还可以用于构建核武器的制造。
三、聚变3.1 聚变是什么？聚变是指两个轻的原子核在高温、高压及热运动下碰撞并合并成更大的原子核的过程。
聚变过程伴随着大量的能量释放。
3.2 聚变的实验聚变的实验是非常困难的，因为聚变过程要求高温、高压、大流量等极端条件。
并且，由于少数离子需要在恒定的时间和空间里互相碰撞，所以需要使用强大的磁场将成功的离子稳定下来。
3.3 聚变能源的使用聚变能用于生产能源，同时还可以用于制造新型的核武器。
四、教学设计4.1 教学目标1.了解核反应的基本过程及与生产核能有关的重要反应；2.掌握裂变和聚变的基本概念；3.掌握核反应在能源领域中应用的特点和方法。
4.2 教学内容1.核反应的基本过程；2.裂变和聚变地基本概念；3.核反应在能源领域中的应用。
4.3 教学方法1.列举实例，让学生了解到裂变和聚变所带来的巨大能量；2.使用实验方法，展示聚变和裂变的过程；3.网络合作，让学生彼此分享对聚变和裂变的理解。
4.4 教学评估1.对学生能够理解核反应基本过程的掌握情况进行评估；2.对学生能够明白裂变和聚变基本概念的掌握情况进行评估；3.对学生能够彻底理解核反应在能源领域应用的掌握情况进行评估。
五、教学建议本教案的教学需要用到大量实验，在实验过程中，老师需要严格遵守规定，并需特别注意安全问题。
粤教版高中物理选修3-5：核能利用_课件1
【自主解答】 (1)裂变反应的质量亏损为 Δm ＝ (235.0439 ＋ 1.0087 － 140.9139 － 91.8973 － 3×1.0087)u ＝ 0.2153 u 一个铀 235 原子核裂变后释放的能量为 ΔE＝0.2153×931 MeV≈200.4 MeV. (2)1 kg 铀 235 中含原子核的个数为 N＝MmUNA＝213053 ×6.02×1023≈2.56×1024
对应的原子核数0.04MMU NA，
因Pηt＝0.0M4UMNAΔE 则 M＝0.04PtηMNUAΔE
＝0.04×40%1×09×6.0326×5×102243××26000×.46×0×10263×51.6×10－19g≈2.4×107 g＝24 t.
【答案】
(1)200.4 MeV (2)5.13×1026 MeV 2791.8 t (3)24 t
即时应用(即时突破，小试牛刀) 1.(单选)在核反应中，控制铀235核裂变反应速度 的方法是( ) A．使用浓缩铀 B．改变铀块的临界体积 C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以 改变反应堆中的中子数目 D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度
解析：选C.控制核反应堆中核反应的速度是 靠调节中子数来实现的．
出热能加以利用；在反应堆外面修建很厚的 _水_泥___防_护___层_来屏蔽射线，将放射性废料装入
特制的容器，埋入地层深处来处理．
思考感悟 为什么要大力发展核能？ (图为广东大亚湾核电站．)
提示：
地球上的常规能源(煤、石油、天然气)正在日益枯竭， 核能是人类今后能源发展的重点之一．国家能源局局 长张国宝透露，截至2009年年底，我国核电已建成运 行11个反应堆，新核堆14台，核堆在建机组24台，是 目前世界上核电在建规模最大的国家．
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4.6 核能利用
三维教学目标
1、知识与技能
（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程；
（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点；
（3）了解放射性在生产和科学领域的应用；
（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。
2、过程与方法：渗透和安全地开发利用自然资源的教育。
3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。
教学重点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。
教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：
（1）挂图，实验器材模型，课件等；
（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
（一）引入新课
前面已经学习了核反应的一种形式：衰变。
本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护。
（二）进行新课
1、核反应：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。
在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。
人工转变核反应方程：
H O He N 1117
84214
7+→+ n C He Be 1012
6429
4+→+
例如：写出下列原子核人工转变的核反应方程。
（1）1123
Na 俘获1个α粒子后放出1个质子
（2）1327Al 俘获1个α粒子后放出1个中子
（3）816O 俘获1个中子后放出1个质子
（4）1430Si 俘获1个质子后放出1个中子
理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。
2、人工放射性同位素
（1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
放射性同位素有天然和人
造两种，它们的化学性质相同。
（2）人工放射性同位素
Al He P
（3）人工放射性同位素的优点：放射强度容易控制；形状容易控制；半衰期短，废料容易处理。
（4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素。
3、放射性同位素的应用：
利用射线：
射线测厚装置：烟雾报警器；放射治疗；培育新品种，延长保质期。
作为示踪原子：棉花对磷肥的吸收；甲状腺疾病的诊断。
4、辐射与安全
通过看书与上网查找资料，了解放射性辐射的用处以及危害，知道只要控制好辐射量，我们就可以利用它的射线，知道身边的一些放射性物质，以及如何防护一些有害的放射性物质。