核裂變與核聚變【學習目標】一、知識與技能1．知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量。2．知道什么是鏈式反應。3．了解核聚變的特點及其條件。4．了解可控熱核反應及其研究和發(fā)展。二、過程與方法1．通過對核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)關系的理解，培養(yǎng)邏輯推理能力及應用教學圖像處理物理問題的能力。2．通過自己閱讀課本，查閱資料，培養(yǎng)歸納與概括知識的能力和提出問題的能力。三、情感、態(tài)度與價值觀1．激發(fā)熱愛科學、探求真理的激情，樹立實事求是的科學態(tài)度，培養(yǎng)基本的科學素養(yǎng)，通過核能的利用，思考科學與社會的關系。2．認識到和平利用核能及開發(fā)新能源的重要性。3．確立世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運動變化的，而變化過程必然遵循能量守恒的觀點?！緦W習重點】1．重核裂變的核反應方程式的書寫。2．核聚變的特點和條件?！緦W習難點】核聚變的特點和條件?！緦W習過程】一、核裂變的發(fā)現(xiàn)1．核裂變：重核分裂成質(zhì)量______________的核，釋放出核能的反應，稱為裂變。2．鈾核的裂變用________轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多種多樣的，其中一種典型的反應是___________________________________________。3．鏈式反應（1）由重核裂變產(chǎn)生的________使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈式反應。 （2）鏈式反應的條件①鈾塊的體積________或等于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量________或等于臨界質(zhì)量。②有足夠數(shù)量的______中子。4．核襲擊的防護（1）核爆炸瞬時效應防護①利用工事進行掩蔽。②在開闊地面上的人員，發(fā)現(xiàn)核爆閃光時，立即背向爆心臥倒，可減輕傷害。（2）放射性沾染防護①避開在沾染區(qū)或高照射量率的地區(qū)行動。②及時穿戴個人防護器材，防止人體受沾染。③人員通過沾染區(qū)時盡量乘坐車輛，在沾染區(qū)作業(yè)時要盡量縮短時間。④進入沾染區(qū)執(zhí)行任務的人員，可服用抗輻射藥，減少放射性物質(zhì)在人體內(nèi)的存留。二、反應堆與核電站（1）核電站是利用核能發(fā)電，它的核心設施是____________，它主要由以下幾部分組成：①燃料：_______________；②慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應，采用__________、重水或普通水作慢化劑；③控制棒：采用在反應堆中插入鎘棒的方法，利用鎘____________的能力很強的特性，控制鏈式反應的速度。（2）工作原理核燃料______________釋放能量，使反應區(qū)溫度升高。（3）能量輸出利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應堆內(nèi)外__________，把反應堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時也使反應堆冷卻。（4）核污染的處理在反應堆的外面需要修建很厚的________，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線。核廢料具有很強的________，需要裝入特制的容器，____________。三、核聚變1．兩個輕核結(jié)____________________________________，這樣的反應叫做聚變。2．聚變方程：___________________________ 根據(jù)所給數(shù)據(jù)，計算上面核反應放出的能量：氘核的質(zhì)量：mD=2.014102u氚核的質(zhì)量：mT=3.016050u氦核的質(zhì)量：mα=4.002603u中子的質(zhì)量：mn=1.008665u歸納補充：（1）氫核聚變反應：__________________________（2）釋放能量：ΔE＝Δmc2＝_________MeV，平均每個核子釋放能量3MeV以上，約為裂變反應釋放能量的3～4倍。3．聚變條件：參與反應的原子核必須接近到原子核大小的尺寸范圍，即_______m。4．實現(xiàn)的方法：（1）_______________________________________________。（2）________________________________________________。5．聚變反應的特點：聚變反應一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，靠自身產(chǎn)生的熱就可以維持反應持續(xù)進行下去。核聚變又叫______________________。6．實例：（1）____________________。（2）____________________。7．聚變與裂變相比的優(yōu)點（1）________________________________________________。（2）________________________________________________。（3）________________________________________________。8．實現(xiàn)核聚變的兩種控制方案：（1）__________________。（2）__________________。 【練習鞏固】1．關于重核的裂變，以下說法中正確的是（）A．鈾235被中子轟擊后都會分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊，同時放出幾個中子B．鈾235被中子轟擊后二者都會發(fā)生分裂C．要使鈾塊發(fā)生鏈式反應，其體積必須足夠大D．鈾235分裂成兩個中等質(zhì)量的核，比結(jié)合能減小，放出核能答案：C2．現(xiàn)已建成的核電站發(fā)電的能量來自于（）A．天然放射性元素衰變放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂變放出的能量D．化學反應放出的能量答案：C3．關于核聚變，以下說法正確的是（）A．與裂變相比輕核聚變輻射極少，更為安全、清潔B．世界上已經(jīng)有利用核聚變能來發(fā)電的核電站C．要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達到10-10m以內(nèi)，核力才能起作用D．核聚變比核裂變更易控制答案：A4．關于輕核聚變釋放核能，下列說法正確的是（）A．一次聚變反應一定比一次裂變反應釋放的能量多B．聚變反應比裂變反應每個核子釋放的平均能量一定大C．聚變反應中粒子的比結(jié)合能變小D．聚變反應中由于形成質(zhì)量較大的核，故反應后質(zhì)量變大答案：B5．我國最新一代核聚變裝置“EAST”在安徽合肥首次放電，顯示了“EAST”裝置具有良好的整體性能，使等離子體約束時間達1000s，溫度超過1億攝氏度，這標志著我國磁約束核聚變研究進入國際先進水平。合肥也成為世界上第一個建成此類全超導非圓截面核聚變實驗裝置并能實際運行的地方。核聚變的主要原料是氘，在海水中含量極其豐富。已知氘核的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，23He的質(zhì)量為m3，質(zhì)子的質(zhì)量為m4，則下列說法中正確的是（） A．兩個氘核聚變成一個23He所產(chǎn)生的另一個粒子是質(zhì)子B．兩個氘核聚變成一個23He所產(chǎn)生的另一個粒子是中子C．兩個氘核聚變成一個23He所釋放的核能為（2m1－m3－m4）c2D．兩個氘核聚變成一個23He所釋放的核能為（2m1－m3－m2）c2答案：BD6．在某些恒星內(nèi)，3個α粒子結(jié)合成一個C，C原子的質(zhì)量是12.0000u，He原子的質(zhì)量是4.0026u，已知1u＝1.66×10-27kg，1u相當于931.5MeV，則（）A．反應過程中的質(zhì)量虧損是Δm＝0.0078uB．反應過程中的質(zhì)量虧損是Δm＝1.2948×10-29kgC．反應過程中放出的能量約為7.266MeVD．反應過程中放出的能量約為1.16×10-19J答案：ABC