核裂变与核聚变 教案—人教版(2019)高中物理选择性必修三

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；

核裂变与核聚变 教案—人教版(2019)高中物理选择性必修三

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；

5.4核裂变与核聚变 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3

5.4核裂变与核聚变 〖教材分析〗 前面已经学习了关于原子核方面的知识，已经有了一定的基础。本节内容由核裂变、核聚变以及核能的利用三部分组成。利用核能除了裂变，还可以利用聚变与热核反应，认识核能的和平利用能为人类造福。在核裂变的三分裂和四分裂以及原子弹和氢弹的研制方面，可以介绍我国在这方面的成就，对学进行爱国主义教育。 〖教学目标与核心素养〗 物理观念∶知道核聚变与和裂变的不同，通过核反应方程能计算所释放的能量。 科学思维∶能够分清楚裂变和聚变的含义，知道当前核聚变是不受控制的。 科学探究：通过核裂变的示意图推理出三分裂和四分裂的概念，了解物理学常用的方法一—推理法。 科学态度与责任∶通过观看我国原子弹氢弹的爆炸视频，激发学生献身国防的爱国主义热情。 〖教学重难点〗 教学重点：核裂变、核聚变。 教学难点：核裂变。 〖教学准备〗 多媒体课件等。 〖教学过程〗 一、新课引入 较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合 并成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 就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转 化和使用的呢? 20世纪30年代，物理学家的一个重大发现改变了人类历史。原子核在"分

裂或聚合"时，会释放出惊人的能量。 二、新课教学 （一）核裂变的发现 1.裂变的概念 奥地利物理学家迈特纳和弗里施进一步研究了这个过程，发现 铀核被中子轰击后会复合成一种不稳定的同位素，形状也从原来的 球型被拉长成这样。核子间距离远了，核力迅速减小，不足以克服 库仑斥力使原子核恢复原来的形状，所以最后原子核会分裂成两块 质量差不多的碎块，同时放出中子。弗里施觉得这个过程和细胞分裂挺像的，所以把这类核反应定名为核裂变。即 重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应的过程，叫做核裂变。 n 3Kr Ba n U 108936144 5610235 92++→+ 裂变的生成物是多种多样。比如会裂为先和斯，也可能会裂变为钡和氪，同时放出一些中子。在这个过程中原子的质量数以及核电荷数是守恒的。 2.链式反应 以中子轰击铀235核的反应为例，过程 中会再释放出三个中子。 问题：如果这三个中子再意外撞击了其 它铀核，是不是又会引发新的核裂变？ 这些中子能与其他铀核继续反应，而且 反应中新产生的中子还能继续撞击其他铀核，让反应不断的持续下去。显然这样会产生越来越多的中子，裂变反应了的整体强度不断增大。即 把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，称为核裂变的链式反应。

人教版高中物理选修(3-5)-19.6《核裂变》名师教案

19．6 核裂变 兴宁市第一中学罗裕龙 ★教材分析与学情分析 本节知识从内容上来讲非常抽象，从掌握知识的角度来讲理解、记忆的成分较多。因此本堂课应该引导学生进行讨论，加深对相关内容的理解。当前，在新能源的开发和利用中，核能非常重要。核能包括裂变能和聚变能，本节只讨论裂变能的产生及其和平利用。教材沿重核裂变→链式反应（可控链式反应）→核电站这条主线展开。教学方法主要是以学生阅读教材、背景材料及相关图片为基础，以问题为中心，锻炼学生的思维能力。而对于裂变能的计算应引导学生复习前面学过的相关知识，注重知识的迁移。 ★核心素养 通过《核裂变》的学习过程培养学生的逻辑推理能力及应用数学图像处理物理问题的能力。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，思考科学与社会的关系。让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。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。 2．知道什么是链式反应。 3．会计算重核裂变过程中释放出的能量。 4．知道什么是核反应堆。了解核电站的工作原理及核能发电的优缺点。 ★教学重点 1．链式反应及其释放核能的计算。 2．重核裂变的核反应方程式的书写。 ★教学难点 1．通过核子比结合能与质量数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。 2．维持链式反应的条件。 ★教学过程 课前：登陆平台，发送预习任务。根据平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，

针对性教学。 （提示：请登陆平台，发送本节预习任务） （一）简要复习，引入新课 复习本章第5节的主要内容，给出原子核的比结合能与质量数关系的图像。 教师：同学们来看一下这个图像，从图像上大家可以获得哪些信息？ 学生：中等大小的核最稳定，因为这些核的比结合能最大。 教师：那大家猜想一下，获得核能的途径有哪些？ 学生：使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，核子将发生新的质量亏损，释放新的结合能。 老师：对了，物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变。把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变。今天这节课我们先来学习核裂变的相关内容。 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）进行新课 老师：请同学们带着以下几个问题阅读课文： 1、什么是核裂变？了解一下铀核裂变的发现史。 2、铀核裂变的产物有什么特点？在其裂变过程中，如何计算释放的核能？ 3、什么是链式反应？发生链式反应的条件有哪些？ 4、核电站的核心设施是什么？主要由哪几部分组成？了解一下核电站的工作原理。 点评：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。 1．核裂变（fission） 提问：什么是核裂变？ 让学生一起回答。重核分裂成质量较小的核的反应，称为裂变。 教师总结：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。 提问：首先发现核裂变反应的是哪几位科学家？ 学生回答：德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实

高中物理 第十九章 7核聚变教案 新人教版选修3-5(2篇)

核聚变 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解聚变反应的特点及其条件. 2．了解可控热核反应及其研究和发展. 3．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。 ★教学重点 聚变核反应的特点。 ★教学难点 聚变反应的条件。 ★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。氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。这节课我们就来研究聚变的问题. 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．聚变及其条件 提问：请同学们阅读课本第一段，回答什么叫轻核的聚变？ 学生仔细阅读课文 学生回答：两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变。 投影材料一：核聚变发展的历史进程［1］ 提问：请同学们再看看比结合能曲线（图19.5-3），想一想为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？ 让学生了解聚变的发展历史进程。 学生思考并分组讨论、归纳总结。 学生回答：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 点评：学生阅读课本，回答问题，有助于培养学生的自学能力。 教师归纳补充：

人教版高二物理选修35第十九章：核裂变核聚变

人教版高二物理选修35第十九章：核裂变核聚变 班级姓名 【自主学习】 一、重核的裂变 1．定义 重核分裂为质量_________的核，释放出_______的反响。 2．铀核裂变 用______轰击铀核时，铀核发作裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反响是 92235U＋01n―→ 56144Ba＋ 36 89Kr＋___ 3．链式反响 当一个____惹起一个铀核裂变后，裂变释放的中子再惹起________裂变，且能不时继续下去，这种反响叫核裂变的链式反响。 4．链式反响的条件 发作裂变物质的体积大于_______或裂变物质的质量大于_______。 二、核聚变 1．核聚变 (1)定义：两个轻核结分解质量______的核的反响。轻核聚变反响必需在_______下停止，因此又叫热核反响。 (2)核反响举例：12H＋13H―→________＋01n＋17.6 MeV (3)实例剖析： ①核武器：氢弹，由普通炸药引爆_____，再由_____爆炸发生的高温高压引发热核爆炸。 ②宇宙天体：热核反响在宇宙中时时辰刻地停止着，太阳就是一个庞大的________。 2．受控热核反响 (1)聚变与裂变相比有很多优点： ①轻核聚变产能________； ②地球上聚变燃料的储量_____； ③轻核聚变卦为_______。 (2)约束核聚变资料的方法：_____和_____。 【课后练习】 1．以下核反响中，表示核裂变的是( ) A. 92238U→ 90234Th＋24He B. 614C→ 714N＋－10e C. 92235U＋01n→ 56141Ba＋3692Kr＋301n D．49Be＋24He→ 612C＋01n 2.235 92U吸收一个慢中子后，分裂成136 54Xe和9038Sr，还放出( ) A．1个α粒子B．3个中子 C．10个中子D．10个质子 3．关于原子核反响堆，以下说法正确的选项是( ) A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能 B．镉棒的作用是控制反响堆的功率 C．石墨的作用是吸收中子 D．冷却剂的作用是控制反响堆的温度和输入热能4．铀核裂变时，关于发生链式反响的重要要素，以下说法中正确的选项是() A．铀块的质量是重要要素，与体积有关 B．为了使铀235裂变的链式反响容易发作，最好直接应用裂变时发生的快中子 C．假定铀235的体积超越它的临界体积，裂变的链式反响就可以发作 D．裂变能否发作链式反响与铀块的质量有关 5．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235 92U的裂变，

2019年高中物理5.4核裂变与核聚变教案新人教版选择性必修第三册

核裂变与核聚变 【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。 【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。

2021-2022学年高二物理人教版选修3-5学案：19.6、7、8 核裂变 核聚变 粒子和宇宙

6核裂变 7核聚变 8粒子和宇宙 [目标定位] 1.知道重核的裂变产物和链式反应发生的条件.2.把握核聚变的定义及发生条件.3.会推断和书写 核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量． 一、核裂变 1．核裂变：重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，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：当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变释放的中子再引起其他铀核裂变，且能不断连续下去，这种反应叫核裂变的链式反应． 4．链式反应的条件： (1)发生裂变物质的体积大于等于临界体积； (2)有足够浓度的铀235； (3)有足够数量的慢中子． 二、核电站 1．核电站：是利用核能发电，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简洁捕获慢中子发生反应，可接受石墨、重水、一般水作减速剂． (3)把握棒：为把握能量释放的速度，需把握中子的数目，接受镉棒作为把握棒来把握链式反应的速度．2．工作原理：核燃料裂变释放的能量，使反应区温度上升． 3．能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流淌，把反应堆内的热量传输出去，用于发电．4．核污染的处理：在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变反应放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下或海底．三、核聚变 1．定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的核反应． 2．举例：21H＋31H―→42He＋10n＋17.6 MeV 3．条件： (1)轻核的距离要达到10－15__m以内． (2)需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应． 4．氢弹原理：首先由一般炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸． 5．热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆． 四、粒子和宇宙 1．“基本粒子”不基本 直到19世纪末，人们称光子、电子、质子和中子是基本粒子． 2．发觉新粒子 1932年发觉了正电子，1937年发觉了μ子，1947年发觉了K介子和π介子及以后的超子等． 3．夸克模型 上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷量分别为元电荷的＋ 2 3或－ 1 3，每种夸克都有对应的反夸克． 一、核裂变和链式反应 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，使核变成不规章的外形． 2．核子分裂：核子间的距离增大，因而核力快速减弱，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，裂变就会不断地进行下去，形成链式反应．3．能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量．一般来说，平均每个核子放出的能量约为1 MeV，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t优质煤燃烧时释放的能量，裂变时能产生几万度的高温． 4．用中子轰击铀核时，铀核裂变的产物是多种多样的，其中两种典型的反应是：

人教版高中物理选修(3-5)-19.7《核聚变》导学案

高二物理选修核聚变导学案 一、知识点扫描 1、聚变及其条件 问题：什么叫轻核的聚变？ 问题：为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？ 计算氢的聚变反应所释放能量： 2 H+31H→42He+10n 1 （21H的质量是2.0136u，31H的质量是3.0166u，42He的质量是4.0026u，10n的质量是1.0087u。） 提问：请同学们试从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件？ 结论： 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10-15 m，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。

说明： （1）热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107 K 以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！ （2）上世纪四十年代，人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹，氢弹是利用热核反应制造的一种在规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应，它的威力是原子弹的十几倍。 提问：氢弹爆炸原理是什么？ 2、可控热核反应 （1）聚变与裂变相比有很多优点 提问：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？ 可控热核反应发展进程： 总结：聚变与裂变相比，这是优点之一，即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+17.6 MeV。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

高中物理_核裂变和核聚变教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计 【课堂引入】 问题：在上一节中，我们学习了原子核的比结合能曲线，知道中等核 的比结合能最大，那么一个重核分裂成两个中等原子核或两个较轻原 子核结合成质量数较大原子核时要释放能量还是要吸收能量呢？ 【课堂学习】 一、核裂变 ●核裂变：重核分裂成几个中等质量原子核并释放出核能的反应，称 为核裂变。 ★铀核的裂变：用中子（10n）轰击铀核，铀核发生裂变，分裂成两 个中等质量的原子核，从而释放出巨大能量。核裂变的方程： 问题1：写重核裂变方程应注意什么？ （1）满足“质量数、核电荷数”守恒； （2）只能用“”，不能用“=”； （3）两边的中子不能约去 学习活动一：在核裂变 U＋ n → Ba＋ Kr＋310n反应中，质量亏损 Δm=0.2153u，则 （1）一个铀核裂变释放多少能量E？平均每个核子释 放的能量E0是多少 解：E=Δm×931.5Mev=200.55Mev E0=E/235=0.853Mev （2）1g这样的铀（原子核质量m=235.0439u）发生裂

变放出多少能量E？这些能量相当于燃烧多少煤所释放的化学能（无烟煤的燃烧3.35×107J/kg）？ 解：E=1× 6.02×1023×200.55× 1.6×10-13/235=8.22×1012J m=8.22×1012/3.35×107=2.45×103kg 由此可见核能是十分巨大的 ●链式反应 学习活动二：观看PPT，掌握有关链式反应的知识 ★链式反应：核裂变释放出能量的同时，平均每次可以放出2—3个中子，这些中子又轰击其他核，使之发生裂变，这样不断继续，使裂变反应就会持续进行，就形成了裂变的链式反应（原子弹就是利用重核的裂变） 问题2：链式反应的维持需要什么条件？（铀块体积足够大） ★临界体积：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。 ●核电站 学习活动三：观看PPT及书上相关的内容，总结出相关的知识点 ★核电站的核心部位——核反应堆：在人为控制下安全进行链式反应核燃料：用浓缩铀制成的铀棒 ★核反应堆慢化剂（石墨、重水和普通水）：使快中子慢中子（热中子）

人教版选择性54核裂变与核聚变学案(含答案)(1)

2022-2023学年人教版（2019）选择性必修第三册 核裂变与核聚变学案（含答案） 【素养目标】 1.知道重核的裂变和链式反应 2.会计算核裂变释放的能量 3.了解原子弹的原理 4.知道聚变反应的特点 5.了解聚变反应的条件 【必备知识】 知识点一、核裂变 1．定义：核物理中，把重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程，叫核裂变。 2．铀核的典型裂变方程 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23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n. 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。 4．链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积． (2)铀块的质量大于临界质量． 以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足． 知识点二、反应堆与核电站 1.核反应堆：通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆． 2.反应堆工作原理

(1)热源：在核电站中，核反应堆是热源，如图为简化的核反应堆示意图：铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成，石墨(重水)为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围． 反应堆示意图 (2)控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒．控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒插入深度，就能控制核反应的剧烈程度．(3)冷却剂：核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电． 发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的水泥防护层可以防止射线辐射到外面． 知识点三、核聚变 1．定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的反应． 2．典型的核聚变方程：21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV 3．条件 在超高温条件下，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库伦斥力，发生核聚变。因此，核聚变又叫热核反应。 4．优点 核聚变产能效率高，燃料的储量丰富，更为安全、清洁。 5．实现困难 核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。为了解决这个难题，科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束

高中物理(新人教版)选择性必修三课后习题：核裂变与核聚变(课后习题)【含答案及解析】

核裂变与核聚变 课后篇素养形成 必备知识基础练 1.(多选)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.铀核裂变时还能同时释放2~3个中子 C.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用铀235而不用铀238 D.铀块的体积对产生链式反应无影响 ,会引起裂变,放出2~3个中子,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,只是裂变成两块的情况多,也有的裂变成多块,A错误,B正确;铀235受慢中子的轰击时,裂变的概率大,而铀238只能俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的概率小,C正确;要引起链式反应,需使铀块体积大于或等于临界体积,D错误。 2.(2020吉林长春模拟)图为原子核裂变并发生链式反应的示意图,铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变对应的核反应方程是92235U+n→a140X+38b Y+2n,其中n为中子,对于产物X的原子序数a 和产物Y的质量数b,以下判断正确的是() A.a=53,b=93 B.a=54,b=94 C.a=53,b=94 D.a=54,b=93 :92=a+38; 核反应质量数守恒:235+1=140+b+2; 联立得a=54,b=94。故B正确,A、C、D错误。 3.(2020湖北武汉模拟)聚变与裂变相比有很多优点,下列说法不正确的是() A.地球上聚变燃料的储量丰富,足以满足聚变的需要 B.轻核聚变更为安全、清洁 C.相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多 D.环流器是利用聚变物质的惯性进行约束,即用激光从各个方向照射反应的物质,使它们“挤”在一起发生反应

0.03 g的氘,氚可以利用锂制取,聚变燃料丰富,故A正确;轻核聚变需要高温,一旦出现故障,高温不能维持,反应自动停止,且反应产生的氦没有放射性,聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂变反应堆生成的废物数量少,放射废料少,容易处理,故B 正确;相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多,产能效率高,故C正确;环流器是利用磁约束,而不是聚变物质的惯性进行约束,故D不正确。 4.(多选)下列说法正确的是() A.12H+13H→24He+01n是聚变 B.92235U+01n→54140Xe+3894Sr+201n是裂变 C.88226Ra→86222Rn+24He是α衰变 D.1124Na→1224Mg+-10e是裂变 选项中是两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核,是聚变反应,故A选项正确;B选项的核反应中是铀核捕获中子裂变为两个(或更多)中等质量的核,并放出几个中子,是裂变反应,故B选项正确;在C选项的核反应中没有中子的轰击自发地放出了α粒子,是α衰变,C选项是正确的;而D 应是β衰变,故答案为A、B、C。 5.(多选)据《中国科技报》报道,我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称为“人造太阳”)已经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92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n B.“人造太阳”的核反应过程中一定发生质量亏损,该过程释放的核能可以用ΔE=Δmc2来计算 C.“人造太阳”的核反应方程是12H+13H→24He+01n D.“人造太阳”的核反应必须在极高温度下,使参与核反应的原子核间的距离接近10-15 m的范围以内才能够发生 ,A错误,C正确;核聚变过程中出现质量亏损,根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2可求出核反应释放的能量,B正确;聚变反应必须在极高温度下,使参与核反应的原子核间的距离接近10-15 m的范围以内才能够发生,故D正确。 关键能力提升练 6.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.3 MeV的能量,当三个α粒子结合成一个碳 (C)核时,放出7.26 MeV的能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时,释放的能量约为() A.21.04 MeV B.35.56 MeV C.77.64 MeV D.92.16 MeV 个中子和6个质子可结合成3个α粒子,放出能量3×28.3 MeV=84.9 MeV,3个α粒子再结合成一个碳核,放出7.26 MeV能量,故6个中子和6个质子结合成一个碳核时,释放能量为84.9 MeV+7.26 MeV=92.16 MeV。

【新人教版教材】高中物理选择性必修3：第五章4 核裂变与核聚变

第五章 4 核裂变与核聚变 问题？ 较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成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，利用的就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转化和使用的呢？ 20世纪30年代，物理学家的一个重大发现改变了人类历史。原子核在“分裂或聚合”时，会释放出惊人的能量。 核裂变的发现 1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现，生成物中有原子序数为56的元素钡。奥地利物理学家迈特纳和弗里施对此给出了解释：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块（图5.4-1）。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定名为核裂变（nuclear fission）。 铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪（铀236为中间过程，不稳定），同时放出3个中子，核反应方程是 235 92U ＋10n →14456Ba ＋8936Kr ＋310n 图 5.4-1 核裂变示意图

核裂变中放出中子，数目有多有少，中子的速度也有快有慢。以铀235为例，核裂变时产生两或三个中子。如果这些中子继续与其他铀235发生反应，再引起新的核裂变，就能使核裂变反应不断地进行下去（图5.4-2）。这种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（chain reaction ）。 铀块的大小是链式反应能否进行的重要因素。原子核的体积非常小，原子内部的空隙很大，如果铀块不够大，中子在铀块中通过时，很有可能碰不到铀核而跑到铀块外面去，链式反应不能继续。只有当铀块足够大时，核裂变产生的中子才有足够大的概率打中某个铀核，使链式反应进行下去。通常把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。 我国科学家钱三强、何泽慧夫妇于1947年在实验中发现铀核也可能分裂为三部分或四部分，其概率大约是分裂为两部分的概率的 1 300 和 1 5 000 。这一研究成果得到了广泛的认可和赞誉。 铀核裂变时如果生成物不同，释放的能量也有差异。如果一个铀235核裂变时释放的能 量按200 MeV 估算，1 kg 铀235全部裂变时放出的能量就相当于2 800 t 标准煤1完全燃烧时释放的化学能！ 1 1 t 标准煤燃烧时放出 2.93×1010 J 的热量。 图 5.4-2 链式反应示意图 钱三强（1913—1992）和他的夫人何泽慧（1914—2011）

2019-2020年高中物理(SWSJ)教科版选修3-5教学案：第三章 第6节 核聚变(含答案)

(对应学生用书页码P47) 一、热核反应 1．核聚变 轻原子核聚合成较重原子核的反应。 2．核聚变较裂变的优越性 (1)相同质量的燃料下，放出的能量更多。 (2)不产生放射性废料。 (3)燃料储量非常丰富。 3．热核反应 因为核聚变要在高达108_K的温度下才能发生，故核聚变反应也称热核反应。 4．热核反应的应用 目前主要用在核武器上，如氢弹。 二、可控核聚变反应 1．托卡马克 是一种环形磁约束受控热核反应装置，也叫环流器。 2．超导托卡马克 把超导技术应用在产生托卡马克强磁场的线圈上。 三、恒星演化中的核反应 1．恒星的形成 恒星主要是由遍布宇宙中的极其弥散的气态尘埃聚集形成的，且内部发生聚变反应。 2．恒星的演变 恒星内部随聚变反应的发生，核燃料减少经慢长时间最终将成为残骸。 (对应学生用书页码P47) 1.聚变 轻原子核聚合成较重原子核的反应叫聚变。 例如：21H＋31H→42He＋10n＋17.60 MeV。 2．热核反应 轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚合放出更大的能量，这种在很高温度下产生的聚变又叫热核反应。

3．聚变比裂变反应放出更多能量的原因 (1)平均每个核子释放能量较多，是裂变反应的2～3倍。如一个氚核和一个氘核结合成一个氦核时放出能量17.6 MeV ，平均每个核子放出能量约3.5 MeV ；而铀235裂变时，平均每个核子放出能量为1 MeV 。 (2)同样质量的情况下，轻核的核子个数多，如氘和氚聚变为1 kg 氦时放出的能量为ΔE 1，则 ΔE 1＝1 0004×6.02×1023×17.6 MeV ＝2.65×1033 eV 。 假设一个铀核裂变时平均放出的能量为200 MeV ，则1 kg 铀核全部裂变时放出能量为ΔE 2，即 ΔE 2＝1 000235×6.02×1023×200 MeV ≈5.12×1032 eV ， 得：ΔE 1 ΔE 2≈5.2。 1．下列说法中正确的是( ) A ．聚变反应从外界吸收能量 B ．聚变反应向外界放出能量 C ．聚变反应可以无条件地进行 D ．聚变反应必须使核之间的距离接近10 －15 m 解析：选BD 聚变反应时有质量亏损，所以会向外界放出能量。聚变必须使核之间的距离接近10 －15 m ，才能发生聚变反应生成新核，所以是有条件的。

高中物理_核裂变和核聚变教学设计学情分析教材分析课后反思

《核裂变和核聚变》--教学设计

进行新课核 裂 变 1.核裂变 重原子核(原子量M＞200)受到中子的轰 击分裂成两个或两个以上中等质量原子 核的现象，称为重核的裂变． 课件展示形象图片加深学生的理解 2、铀核的裂变 （1）发现：1939年12月，德国物理学家哈 恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击 铀核时，铀核发生了裂变，同时能释放出 200MeV的能量。 （2）裂变产物(多种多样) 补充物理学史：知道中国在这方面的贡献 引导学生思考并讨论： 1kg铀全部裂变，它放出的能量？ 答：超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能 量． 1.学出计算铀裂变时释放的能量 已知铀核裂变的反应： M u=390.3139⨯10-27Kg M n=1.6749⨯10-27Kg M ba=234.0016⨯10-27Kg M kr=152.6047⨯10-27Kg 求： （1）该核反应释放的能量 （2）平均每个核子释放的能量 2．在教师的启发下分析、思考并 讨论：1kg铀全部裂变，它放出的 能量有多大？ 3．结合阅读提纲阅读课本内容， 和同学讨论交流。 4．尝试自己归纳知识点。 师生互动

投影和平利用核能的隐患： 1.1986年4月26日切尔诺贝利核电站第4号机组发生爆炸。人为造成三 道安全措施无效 2.1979年3月28日三里岛核电站二号堆事故，由于多重安全系统发挥作用， 后果不严重 3. 2011年3月12日福岛第一核电站发生放射性物质泄露，事故定为最高级7级。 核聚变1．轻核的聚变（热核反应） 某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的 原子核，这种核反应叫做聚变。 2.如何能使轻核发生聚变 ①必须让轻核的距离非常接近 ②必须让轻核具有很大的动能 3．聚变与裂变相比的优点： （1）轻核聚变产能效率高 （2）地球上聚变燃料的储量丰富 （3）轻核聚变更安全、清洁 （4）反应中放射物质的处理较易 4．实现核聚变的难点： （1）热核反应的的点火温度很高； （2）如何约束聚变所需的燃料； 1．尽可能通过阅读课本，查阅资 料充分了解聚变知识。 2．对于如何利用聚变能量，要充 分发表自己的观点。 师生共同讨论交流

2023年新教材高中物理核裂变与核聚变“基本”粒子讲义新人教版选择性必修第三册

4．核裂变与核聚变 5．“基本”粒子 知识点 1 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新原子核，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：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__核裂变__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__临界体积__或裂变物质的质量大于__临界质量__。 知识点 2 反应堆与核电站 1．核能释放的控制：通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为__核反应堆__。 2．慢化剂：反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有__石墨__、__重水__和__普通水__(也叫轻水)。 3．控制棒：为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收__中子__的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入__深__一些，多吸收一些__中子__，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫作__控制棒__。

4．能量输出：核燃料__裂变__释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆外__循环流动__，把反应堆内的__热量__传输出去，用于__发电__。 说明：核裂变是可以控制的，如核电站的建立和应用。 知识点 3 核聚变 1．定义：两个轻核结合成__质量较大__的核，这样的核反应叫作__核聚变__。 2．举例：21H＋31H→__42He__＋10n＋17.6 MeV。 3．条件：(1)轻核的距离要达到__10－15__m__以内。 (2)需要加热到很高的__温度__，因此又叫__热核反应__。 4．优点：(1)轻核聚变__产能效率高__。 (2)地球上__聚变燃料__的储量丰富。 (3)轻核聚变更为__安全、清洁__。 5．约束方法有__磁约束__和惯性约束。 知识点 4 粒子 1．基本粒子不基本 (1)直到19世纪末，人们都认为__光子__、电子、__质子__和中子是基本粒子。 (2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上__基本粒子__组成的，并发现__质子、中子__等本身也有复杂结构。 2．发现新粒子 (1)新粒子：1932年发现了__正电子__,1937年发现了__μ子__，1947年发现了__K介子__和__π介子__及以后的超子等。 (2)粒子的分类：大体可分为__强子__、__轻子__、规范玻色子和希格斯玻色子几种类型。 (3)夸克模型的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由__夸克__构成的。 说明：反粒子最显著的特点是当它们与相应的正粒子相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子。 探究 重核的裂变及链式反应 ┃┃情境导入__■

5.4 核裂变与核聚变 练习—2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修三

核裂变与核聚变练习 一、单选题 1.下列说法正确的是 A. 在铀核的裂变中,当铀块的体积小于“临界体积”时,不能发生链式反应 B. 铀元素的半衰期为T,当温度发生变化时,铀元素的半衰期也发生变化 C. 比结合能越小,原子核结合得越牢固,原子核越稳定 D. 轻核聚变后,比结合能减少,因此反应中释放能量 2.2020年12月4日,新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL−2M)在成都建成 并首次实现利用核聚变放电。下列方程中,正确的核聚变反应方程是() A. 12H+13H→24He+01n B. 92238U→90234Th+24He C. 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n D. 24He+1327Al→1530P+201n 3.铀原子核既可发生衰变,也可发生裂变。其衰变方程为 92238U→ 90234Tℎ+X,裂变方程为 92235U+  01n→Y+ 3689kr+3 01n,其中 92235U、 01n、Y、3689Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4,光在真空中的传播速度为c。下列叙述正确的是() A. 92238U发生的是β衰变 B. Y原子核中含有56个中子 C. 若提高温度, 92238U的半衰期将会变小 D. 裂变时释放的能量为(m1−2m2−m3−m4)c2 4.2020年1月10日,工程院院士黄旭华获得国家最高科学技术奖,他为核潜艇研制和跨越式发展作 出了巨大贡献,下列说法正确的是 A. 核潜艇的核反应也叫热核反应 B. 原子弹中铀或钚的质量可小于临界质量 C. 核潜艇的核反应堆是利用隔棒控制核反应速度 D. 核聚变和核裂变都能放出核能,故一切核反应都应放出核能 5.关于核反应下列说法正确的是() A. 核反应方程 714N+24He→817O+11H属于轻核聚变 B. 氢弹是利用重核裂变制成的核武器

高中物理新教材同步选择性必修第三册 第5章原子和原子核 4 核裂变与核聚变

4核裂变与核聚变 [学习目标] 1.知道什么是裂变、聚变和链式反应，知道链式反应和聚变的条件.2.会书写裂变和聚变方程，会利用质量亏损计算裂变和聚变产生的核能.3.了解核反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度． 一、核裂变的发现 1．核裂变：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变．2．铀核裂变 U＋ 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 92 1 n→144 56Ba＋8936Kr＋310n. 3．链式反应 中子轰击重核发生裂变后，裂变释放的中子继续与其他重核发生反应，引起新的核裂变，使核裂变反应一代接一代继续下去，这样的过程叫作核裂变的链式反应． 4．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量． 二、反应堆与核电站 1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成： (1)燃料：铀棒． (2)慢化剂：石墨、重水和普通水(也叫轻水)． (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，它吸收中子的能力很强，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，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫作控制棒． 2．工作原理 核燃料发生核裂变释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却． 3．核污染的处理 在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下． 三、核聚变 1．定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变． 2．核反应方程：21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV.