2024-2025學年高中物理 第三章 原子核 5 核裂變說課稿1 教科版選修3-5

2024-2025學年高中物理第三章原子核5核裂變說課稿1教科版選修3-5學校授課教師課時授課班級授課地點教具課程基本信息1.課程名稱：原子核

2.教學年級和班級：高中三年級

3.授課時間：2024年10月15日

4.教學時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標1.發(fā)展科學思維，通過核裂變現(xiàn)象，培養(yǎng)學生模型建構和科學推理能力。

2.培養(yǎng)科學探究精神，引導學生通過實驗探究核裂變的機制。

3.強化科學態(tài)度與責任，使學生理解核能利用的重要性及其潛在風險。教學難點與重點1.教學重點

-核裂變的概念和條件：重點講解核裂變是指重核在中子轟擊下分裂成兩個較輕的核，并釋放出能量的過程，以及觸發(fā)核裂變所需的最小中子能量（臨界能量）。

-核裂變反應方程：強調(diào)如何書寫核裂變反應方程，包括質量數(shù)和電荷數(shù)守恒的原理。

-核裂變鏈式反應：解釋鏈式反應的形成機制，包括中子再生率的概念。

2.教學難點

-核裂變機理的理解：學生可能難以理解重核分裂成兩個較輕核的微觀過程，需要通過模型和實驗幫助學生建立直觀認識。

-臨界質量的概念：學生可能難以理解為什么只有達到一定質量的重核才能發(fā)生鏈式反應，需要通過物理量的關系和實驗數(shù)據(jù)來解釋。

-核裂變能量的計算：涉及質量虧損和能量轉換的計算，學生可能對質能方程和能量單位轉換感到困難，需要通過實例和練習來強化。教學資源準備1.教材：確保每位學生都有本節(jié)課的教科書《原子核》。

2.輔助材料：準備核裂變過程的相關圖片、核反應方程圖表和核能釋放的動畫視頻。

3.實驗器材：準備用于演示核裂變現(xiàn)象的模型或模擬實驗裝置。

4.教室布置：設置分組討論區(qū)，確保實驗操作臺安全整潔，便于學生分組實驗和討論。教學過程【導入新課】

同學們，我們上一節(jié)課學習了原子核的基本知識，了解了原子核的組成和性質。今天，我們將繼續(xù)探索原子核的奧秘，重點學習核裂變這一重要的物理現(xiàn)象。那么，什么是核裂變呢？核裂變有哪些特點？今天，我們就來揭開核裂變的神秘面紗。

【新課講授】

一、核裂變的概念

同學們，核裂變是指重核在中子轟擊下分裂成兩個較輕的核，并釋放出能量的過程。我們先來看一個例子：鈾-235核在中子轟擊下會發(fā)生裂變，產(chǎn)生兩個較輕的核，同時釋放出能量。這個過程可以用以下方程式表示：

$^{235}_{92}U+n\rightarrow^{141}_{56}Ba+^{92}_{36}Kr+3n+E$

二、核裂變的條件

要使重核發(fā)生裂變，需要滿足一定的條件。首先，轟擊中子的能量必須達到或超過重核的臨界能量。其次，裂變過程中產(chǎn)生的中子必須被其他重核捕獲，從而形成鏈式反應。下面，我們來具體分析一下這兩個條件。

1.臨界能量

臨界能量是指使重核發(fā)生裂變所需的最小中子能量。不同重核的臨界能量不同，一般來說，重核的臨界能量越大，裂變的難度就越大。例如，鈾-235的臨界能量約為2.44MeV。

2.鏈式反應

鏈式反應是指一個裂變事件產(chǎn)生的中子再次引起其他重核裂變的過程。為了形成鏈式反應，裂變過程中產(chǎn)生的中子必須被其他重核捕獲。下面，我們通過一個實驗來觀察鏈式反應的形成。

【實驗演示】

1.準備實驗器材：鈾-235樣品、中子源、計數(shù)器、反應容器等。

2.實驗步驟：

a.將鈾-235樣品放入反應容器中。

b.用中子源轟擊鈾-235樣品，觀察計數(shù)器計數(shù)。

c.記錄實驗數(shù)據(jù)，分析鏈式反應的形成。

【小組討論】

同學們，通過剛才的實驗，我們觀察到了鏈式反應的形成。那么，如何判斷鏈式反應是否發(fā)生呢？請同學們以小組為單位，討論以下問題：

1.鏈式反應發(fā)生時，計數(shù)器計數(shù)有何變化？

2.如何通過實驗數(shù)據(jù)判斷鏈式反應的形成？

【學生回答】

1.鏈式反應發(fā)生時，計數(shù)器計數(shù)會急劇增加，因為裂變過程中產(chǎn)生的中子被其他重核捕獲，從而形成更多的裂變事件。

2.通過實驗數(shù)據(jù)，我們可以觀察計數(shù)器計數(shù)的變化，如果計數(shù)器計數(shù)急劇增加，則說明鏈式反應已經(jīng)形成。

【總結】

三、核裂變的應用

核裂變技術在許多領域都有廣泛的應用，主要包括以下三個方面：

1.核能發(fā)電

核能發(fā)電是利用核裂變釋放的能量來產(chǎn)生電能的一種方式。核電站中的核反應堆就是通過控制核裂變鏈式反應來產(chǎn)生熱能，進而驅動發(fā)電機發(fā)電。

2.核武器

核武器是利用核裂變或核聚變釋放的巨大能量來產(chǎn)生爆炸的武器。其中，原子彈就是利用核裂變原理制成的。

3.同位素生產(chǎn)

核裂變技術還可以用于生產(chǎn)放射性同位素，這些同位素在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領域具有廣泛的應用。

【課堂小結】

今天，我們學習了核裂變這一重要的物理現(xiàn)象，了解了核裂變的概念、條件和應用。希望同學們能夠通過本節(jié)課的學習，對核裂變有更深入的認識。

【課后作業(yè)】

1.閱讀教材中關于核裂變的內(nèi)容，總結核裂變的特征和應用。

2.查找相關資料，了解核能發(fā)電、核武器和同位素生產(chǎn)等領域的應用案例。

【板書設計】

一、核裂變的概念

1.核裂變：重核在中子轟擊下分裂成兩個較輕的核，并釋放出能量。

2.核裂變方程：$^{235}_{92}U+n\rightarrow^{141}_{56}Ba+^{92}_{36}Kr+3n+E$

二、核裂變的條件

1.臨界能量：使重核發(fā)生裂變所需的最小中子能量。

2.鏈式反應：一個裂變事件產(chǎn)生的中子再次引起其他重核裂變的過程。

三、核裂變的應用

1.核能發(fā)電

2.核武器

3.同位素生產(chǎn)教學資源拓展1.拓展資源

-核裂變的物理原理：介紹核裂變的基本物理原理，包括重核的穩(wěn)定性、中子的作用、裂變產(chǎn)物的特性等。

-核裂變的實驗裝置：探討不同類型的核裂變實驗裝置，如臨界裝置、中子源、計數(shù)器等，以及它們在實驗中的應用。

-核能利用的歷史與發(fā)展：回顧核能利用的歷史，從早期的核反應堆到現(xiàn)代的核電站，以及核能利用在能源結構調(diào)整中的地位。

-核能安全與環(huán)境保護：探討核能利用過程中的安全問題，如放射性物質泄漏、核事故的預防與應對，以及核能對環(huán)境的影響及環(huán)境保護措施。

2.拓展建議

-學生可以通過閱讀相關的科普書籍或科學雜志，了解核裂變的最新研究進展和核能技術的應用。

-組織學生觀看核能利用相關的紀錄片或教育視頻，直觀地理解核裂變的過程和核電站的工作原理。

-鼓勵學生參與學?；蛏鐓^(qū)的科學展覽，通過互動展覽了解核能的利用和核裂變的相關知識。

-引導學生進行小組討論，探討核能利用的利弊，以及如何在確保安全的前提下合理利用核能。

-建議學生進行模擬實驗，如使用放射性同位素模擬核裂變過程，增強對核裂變現(xiàn)象的理解。

-推薦學生閱讀關于核能政策的文章，了解國家在核能利用方面的法律法規(guī)和標準。

-鼓勵學生參加科學競賽或創(chuàng)新項目，將核裂變的知識應用于實際問題的解決中。

-組織學生參觀核電站或核研究機構，實地了解核能利用的現(xiàn)場情況和科研工作。

-建議學生關注核能相關的學術會議或研討會，了解核能領域的最新研究成果和發(fā)展趨勢。教學反思與總結今天的課，我們學習了核裂變這一重要物理現(xiàn)象。在這節(jié)課的教學過程中，我有一些思考和總結，希望能與大家分享。

首先，我覺得在教學方法上，我嘗試了一些新的教學手段。比如，我引入了實驗演示來幫助學生直觀地理解核裂變的過程?？吹酵瑢W們通過實驗觀察到了鏈式反應的形成，我覺得這種方法很有效。學生們對核裂變的理解似乎更加深刻了。但是，我也發(fā)現(xiàn)，由于時間有限，實驗演示的細節(jié)和過程可能沒有完全展示，導致部分同學對實驗的理解還不夠透徹。今后，我會在實驗設計上更加細致，確保每個步驟都清晰明了。

在教學策略上，我注重了學生的參與和互動。在討論環(huán)節(jié)，我看到了同學們積極思考、熱烈討論的場景，這讓我很欣慰。但是，我也注意到，在討論過程中，有些同學的表達不夠清晰，導致討論的方向有所偏差。因此，我需要在今后的教學中，更加注重培養(yǎng)學生的表達能力，鼓勵他們用自己的語言去描述和理解物理現(xiàn)象。

在課堂管理方面，我注意到了一些細節(jié)。比如，課堂紀律整體較好，但有個別同學在實驗操作時注意力不夠集中。這提醒我，在今后的教學中，我要更加關注學生的個體差異，對于注意力不集中的同學，要及時給予提醒和指導。

至于教學效果，我覺得總體上是不錯的。同學們對核裂變的概念、條件和應用有了較為全面的認識。在知識方面，他們能夠熟練書寫核裂變反應方程，理解臨界質量和鏈式反應的概念。在技能方面，他們通過實驗操作和討論，提高了觀察、分析和解決問題的能力。在情感態(tài)度方面，他們對核能利用有了更加積極的認識，對科學探究有了更濃厚的興趣。

當然，也存在一些不足。比如，個別同學對核裂變機理的理解還不夠深入，實驗操作中的細節(jié)處理不夠到位。針對這些問題，