高中物理-6 重核的裂變教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

PAGE1PAGE高中物理3-5第19章．第6節(jié)重核的裂變★新課標(biāo)要求（一）知識(shí)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?zhǔn)椒磻?yīng)。3．會(huì)計(jì)算重核裂變過程中釋放出的能量。4．知道什么是核反應(yīng)堆。了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。（二）過程與方法1．通過對(duì)核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)關(guān)系的理解，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力及應(yīng)用教學(xué)圖像處理物理問題的能力。2．通過讓學(xué)生自己閱讀課本，查閱資料，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括知識(shí)的能力和提出問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探求真理的激情，樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)，通過核能的利用，思考科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系。2．通過教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)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(yùn)動(dòng)變化的，而變化過程必然遵循能量守恒的觀點(diǎn)?！锝虒W(xué)重點(diǎn)1．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其釋放核能的計(jì)算。2．重核裂變的核反應(yīng)方程式的書寫。★教學(xué)難點(diǎn)通過核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系，推理得出由質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核釋放能量這一結(jié)論。★教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流?！锝虒W(xué)用具：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等?！镎n時(shí)安排1課時(shí) ★教學(xué)過程（一）引入新課教師：大家都知道在第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束的時(shí)候，美國于1945年8月6日、9日先后在日本的廣島、長崎上空投下了兩顆原子彈，剎那間，這兩座曾經(jīng)十分美麗的城市變成一片廢墟．大家還知道目前世界上有少數(shù)國家建成了許多核電站，我國也相繼建成了浙江秦山核電站和廣東大亞灣核電站等。我想，現(xiàn)在大家一定想知道原子彈爆炸及核發(fā)電的原理，那么，我們這節(jié)課就來學(xué)習(xí)裂變，通過學(xué)習(xí)，大家就會(huì)對(duì)上述問題有初步的了解。播放VCD光碟，展示原子彈爆炸的過程及原子彈爆炸后形成的慘景的片段。學(xué)生：觀看原子彈爆炸的過程，并形成裂變能放出巨大能量的初步認(rèn)識(shí)。點(diǎn)評(píng)：激發(fā)起學(xué)生主動(dòng)探求知識(shí)的欲望，從而為下一步進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。（二）進(jìn)行新課1．核裂變（fission）提問：核裂變的特點(diǎn)是什么？讓學(xué)生閱讀課本核裂變部分內(nèi)容，分小組討論。每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結(jié)果。學(xué)生回答：重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應(yīng)，稱為裂變。教師總結(jié)：重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為裂變。提問：是不是所有的核裂變都能放出核能？讓學(xué)生閱讀有關(guān)核子平均質(zhì)量有補(bǔ)充材料。分小組討論。每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結(jié)果。學(xué)生回答：只有核子平均質(zhì)量減小的核反應(yīng)才能放出核能。點(diǎn)評(píng)：有利于培養(yǎng)學(xué)生合作式學(xué)習(xí)的能力。知識(shí)總結(jié)：不是所有的核反應(yīng)都能放出核能，有的核反應(yīng)，反應(yīng)后生成物的質(zhì)量比反應(yīng)前的質(zhì)量大，這樣的核反應(yīng)不放出能量，反而在反應(yīng)過程中要吸收大量的能量。只有重核裂變和輕核聚變能放出大量的能量。點(diǎn)評(píng)：個(gè)人及小組的競爭，活躍課堂氣氛，激活學(xué)生思維，增加學(xué)習(xí)的趣味性。2、鈾核的裂變（1）鈾核的裂變的一種典型反應(yīng)。提問：鈾核的裂變的產(chǎn)物是多樣的，最典型的一種核反應(yīng)方程式是什么樣的？讓學(xué)生閱讀課本核裂變部分內(nèi)容分小組討論每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結(jié)果。學(xué)生回答：（2）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：提問：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)〔chainreaction〕是怎樣進(jìn)行的？學(xué)生回答：這種由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。點(diǎn)評(píng)：學(xué)生用自己的語言敘述，基本正確即可。（3）臨界體積（臨界質(zhì)量）：提問：什么是臨界體積（臨界質(zhì)量）？學(xué)生回答：通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。（4）裂變反應(yīng)中的能量的計(jì)算。裂變前的質(zhì)量：kg，kg裂變后的質(zhì)量：kg，kg，kg，學(xué)生計(jì)算：質(zhì)量虧損：kg，J=201MeV知識(shí)總結(jié)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積。鈾核裂變的產(chǎn)物不同，釋放的能量也不同。例題1、下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是（）A、B、C、D、分析：核反應(yīng)中有四種不同類型的核反應(yīng)，它們分別是衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變、輕核聚變。其中衰變中有衰變、衰變等。是衰變，是衰變，是人工轉(zhuǎn)變，只的C選項(xiàng)是重核裂變。學(xué)生回答：解：表示核裂變的是C點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生的擴(kuò)散散性思維。做當(dāng)堂練習(xí)題（見課件）3、核電站提問：核核反應(yīng)堆各組成部分在核反應(yīng)中起什么作用？讓學(xué)生閱讀課本核電站部分內(nèi)容，分小組討論。每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結(jié)果。學(xué)生回答：鈾棒由濃縮鈾制成，作為核燃料。學(xué)生回答：控制棒由鎘做成，用來控制反應(yīng)速度。學(xué)生回答：減速劑由石墨、重水或普通水（有時(shí)叫輕水）做成，用來跟快中子碰撞，使快中子能量減少，變成慢中子，以便讓U235俘獲。學(xué)生回答：冷卻劑由水或液態(tài)的金屬鈉等流體做成，在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出，確保反應(yīng)堆的安全。學(xué)生回答：水泥防護(hù)層用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線，防止核輻射。教師（提問）：核能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)？學(xué)生回答：優(yōu)點(diǎn)：①污染小；②可采儲(chǔ)量大；③比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：①一旦核泄漏會(huì)造成嚴(yán)重的核污染；②核廢料處理困難。點(diǎn)評(píng)：學(xué)生用自己的語言敘述，基本正確即可。教師（補(bǔ)充）：了解常用裂變反應(yīng)堆的類型：秦山二期、大亞灣二期是壓水堆，秦山三期是沸水堆。例題1、2（見課件）（三）課堂小結(jié)通過本堂課的學(xué)習(xí)，主要讓學(xué)生知道核裂變的概念，知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，會(huì)計(jì)算重核裂變過程中釋放出的能量，知道什么是核反應(yīng)堆，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。本堂課的學(xué)習(xí)主要采用讓學(xué)生自學(xué)閱讀、小組相互交流、師生共同概括，學(xué)生討論等方式來組織教學(xué)，主要培養(yǎng)學(xué)生合作式學(xué)習(xí)的能力，自主學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣。讓學(xué)生樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)。（四）作業(yè)：（1）請(qǐng)學(xué)生課后閱讀課本內(nèi)容，鞏固課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)。（2）請(qǐng)學(xué)生課后閱讀“STS原子彈與科學(xué)家的責(zé)任”，并上網(wǎng)收索“切爾諾貝利核電站”，了解核泄漏對(duì)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的核污染。（3）請(qǐng)學(xué)生課后探討課本第99頁“問題與練習(xí)”中的2~5題?！锝虒W(xué)體會(huì)本節(jié)內(nèi)容比較抽象，應(yīng)讓學(xué)生多思考、多總結(jié)、多歸納，體驗(yàn)知識(shí)的獲得過程，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。讓學(xué)生樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、踏實(shí)的科學(xué)素養(yǎng)，通過核能的利用，思考科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系。《核裂變》學(xué)情分析通過對(duì)核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)關(guān)系的理解，能夠做到重核裂變的核反應(yīng)方程式的書寫,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力及應(yīng)用教學(xué)圖像處理物理問題的能力;通過核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系，推理得出由質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核釋放能量這一結(jié)論。通過讓學(xué)生自己閱讀課本，查閱資料，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括知識(shí)的能力和提出問題的能力。通過教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到和平利用核能及開發(fā)新能源的重要性?！逗肆炎儭沸Ч治鰪?qiáng)化基礎(chǔ)，方法滲透，拓寬視野，詳略得當(dāng)?！逗肆炎儭方滩姆治霎?dāng)前，在新能源的開發(fā)利用中，核能非常重要。核能包括裂變能和聚變能，本節(jié)只討論裂變能的產(chǎn)生及和平利用。教材按重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)核反應(yīng)堆核電站這條主線展開。教學(xué)方法主要是學(xué)生閱讀教材、背景材料及相關(guān)圖片為基礎(chǔ)，以問題為中心，鍛煉學(xué)生的思維能力。《核裂變》評(píng)測練習(xí)1．關(guān)于鈾核裂變，下述說法正確的是()A．鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，但只能裂變成兩種不同的核B．鈾核裂變時(shí)還能同時(shí)釋放2—3個(gè)中子C．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易進(jìn)行，最好用純鈾235D．鈾塊的體積對(duì)產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無影響2.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(xué)反應(yīng)放出的能量3．鎘棒在核反應(yīng)堆中的作用是()A．使快中子變成慢中子B．使慢中子變成快中子C．使反應(yīng)速度加快D．控制反應(yīng)速度，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度的快慢4．下列核反應(yīng)方程中，符號(hào)“X”表示中子的是()A．Be+He→C+XB．N+He→O+XC．Hg+n→Pt+2H+XD．U→Np+X4．利用重核裂變釋放核能時(shí)選用鈾235，主要因?yàn)?)A．它比較容易發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B．能自動(dòng)裂變，與體積無關(guān)C．鈾核比較容易分裂成為三部分或四部分，因而放出更多的核能D．鈾235價(jià)格比較便宜，而且它裂變時(shí)放出的核能比其他重核裂變時(shí)放出的核能要多5．2009年9月，榮成石島灣核電站開工，計(jì)劃總裝機(jī)規(guī)模400萬千瓦。核電站與火電站相比較，其優(yōu)勢在于()A．核燃料釋放出的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量B．就可采儲(chǔ)量來說，地球上核燃料資源遠(yuǎn)多于煤炭C．核電站造成的污染遠(yuǎn)小于相等發(fā)電能力的火電站D．核電站比火電站更容易建造6．在核反應(yīng)方程式eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋kX中()A．X是中子，k＝9 B．X是中子，k＝10C．X是質(zhì)子，k＝9 D．X是質(zhì)子，k＝107.一個(gè)eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程式為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則下列敘述正確的是()A．X原子核中含有86個(gè)中子B．X原子核中含有141個(gè)核子C．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，根據(jù)E＝mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量減少8．在所有能源中，核能具有能量密度大、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢。在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量的核能。（1）核反應(yīng)方程U＋n→Ba＋Kr＋aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，則a的值為多少，X表示哪一種核？（2）上述反應(yīng)中，分別用mU、mB、mK表示U、Ba、Kr的質(zhì)量，用mn和mp表示中子和質(zhì)子的質(zhì)量，則該反應(yīng)過程中釋放的核能為多少？（3）有一座核能發(fā)電站，發(fā)電能力P＝1×106kW，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝40%，設(shè)反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是（1）中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過程中放出的核能E1＝2.78×10-11J，鈾核的質(zhì)量mU＝3.9×10-25kg，求每年（365天）需要消耗的鈾的質(zhì)量。《核裂變》課后反思本節(jié)內(nèi)容比較抽象，應(yīng)讓學(xué)生多思考、多總結(jié)、多歸納，體驗(yàn)知識(shí)的獲得過程，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。讓學(xué)生樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、踏實(shí)的科學(xué)素養(yǎng)，通過核能的利用，思考科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系?！逗肆炎儭氛n標(biāo)分析（一）知識(shí)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?zhǔn)椒磻?yīng)。3．會(huì)計(jì)算重核裂變過程中釋放出的能量。4．知道什么是核反應(yīng)堆。了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺