第四课时 《裂变和聚变》教学设计 学习目标 1.知道重核裂变和轻核聚变，了解链式反应，体会用物理模型分析问题。 2.了解可控热核聚变反应，了解核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 3.了解人类探索粒子的历程，感受科学家的责任担当。 一. 新课引入： 对原子核进一步认识： 1. 原子核蕴藏着巨大的能量。 怎样才能将原子核蕴藏的能量有效地释放出 来造福于人类呢，我们必须要掌握原子核的特点和一般规律。 2. 元素周期表前面元素的原子核质量小属于轻核，其质子数等于中子数。比 如 4 2 He和1248Si ；后面元素的原子核属于重核，一般中子数要多于质子数。比如 197 Au 和238 U 。 79 92 3. 83 号元素铋之后的原子核就不稳定了，它们会自发地裂变或衰变；92 号 元素铀之后的原子核就十分不稳定了，很难在自然状态下存在,比如 Pu。 244 94 原子核中的质子数又称为原子序数，这是因为它与元素周期表中元素的排列 序号一致，一般排在周期表前面的轻核，其质子和中子数相等（N=Z），例如， 氨4的原子核有2个质子和2个中子，硅28各有14个质子和中子。但是大多数重核是 中子多于质子，例如，金197有79个质子和118个中子，铀238有92个质子和146个 中子。 排在第83号元素铋之后的原子核不稳定，它们会自发裂变或衰变成更轻的原 子核，排在第92号元素铀之后的原子核十分不稳定，很难在自然状态下存在。如 第94号元素钚是人工制造出来的，主要用于核武器，目前在自然界中尚没有找到 4. 原子核比结合能的大小决定了原子核的稳定性。 从曲线可以看出，重核向中等质 量的核方向发生核反应会释放出能 量。轻核向中等质量的核方向发生核 反应也会释放出能量，中等质量的核 向重核方向发生反应要吸收能量。 一. 新课讲授： 一.核裂变与链式反应 1．核裂变：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。 1 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 3）铀核的典型裂变方程 29325 U 0 1 n 144 Ba 89Kr 30 n 1 56 36 铀核的裂变是放能反应，一个铀核释放的能量是微不足道的，但物质所含原 子核的数目是巨大的，单位质量的铀核释放的能量是十分惊人的。从上面的核反 应方程可以看出，一个铀核俘获一个中子，生成两个中等质量的核，又释放出 3 个中子，3 个中子如果再被铀核所俘获，又会引起 3 个铀核发生裂变，这样一个 铀核引起 3 个铀核裂变，3 个铀核引起 9 个铀核裂变，9 个铀核引起 27 个铀核裂 变，以此下去，这种反应就会以指数冥的形式继续下去，就像树枝的树丫一样分 裂，我们这样的反应叫链式反应。 3.链式反应 ①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，且能不断继续下去，这样的核反应叫链式反应 在天然铀中，主要有两种同位素，其中99.3%是铀238，0.7%是铀235.这两种 同位素与中子的作用很不相同。铀235俘获各种能量的中子时都可能发生裂变。铀 238只有俘获能量大于1MeV的中子才可能发生裂变。能量低于1MeV的中子跟铀 238基本上只发生弹性碰撞。因此。为了使裂变的链式反应容易发生，最好是利用 高浓度铀235. 铀块的体积对于产生链式反应也是一个重要因素，因为原子核非常小，如果 铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面 去了。能够发生链式反应的铀块最小体积叫作它的临界体积。如果铀235的体积超 过了它的临界体积，就会立即引起铀核的链式反应，在很短的时间内会释放出大 量的核能，发生猛烈的爆炸，原子弹成是根据这个原理制成的。 ②必要条件：核裂变物质的体积大于或等于临界体积 2 中国原子能科学之父钱三强 1947 年 ... ...
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