裂變與聚變物理教案

前言：本站為你精心整理了裂變與聚變物理教案范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

教學目標

1.知道重核的裂變和鏈式反應.

2.知道什么是聚變.

3.知道核反應堆和核電站。

4、通過介紹我國核電站的發展，對學生進行愛國主義教育。

5、通過介紹放射性污染和防護，進行環保教育。

6、了解聚變反應的特點，知道可控熱核反應。

7、知道熱核反應的區別及優越性。

8、通過介紹我國在可控熱核反應方面成就，對學生進行愛國主義教育。

課題引入

1、核反應有些釋放能量，有些吸收能量，人們想利用核能，當然必須選那些釋放核能的核反應。什么樣的核反應能釋放核能呢？利用天然放射性放射性元素的衰變行嗎？例如

U238在α衰變時放出的α粒子具有4.18MeV的能量，但它的半衰期很長，達4.49億年，衰變非常緩慢，功率太小。利用人工轉變行嗎？例如

①可放出能量5.6MeV；

②可放出能量4.8MeV；

但粒子擊中原子核的概率太低，只有百萬分之一、二。實在得不償失！有哪些核反應才真正具有實用價值呢？

2、說明有些重核分裂成中等質量的核，有些輕核結合成中等質量的核都能發生質量虧損放出巨大能量。物理學中，把重核分裂成質量較小的核，釋放出核能的反應叫裂變，把輕核結合成質量較大的核，釋放出核能的反應叫聚變。本節（包括課本第六節、第七節）介紹裂變和聚變。

重難點分析

1、裂變和聚變

精確的研究表明原子核中核子的平均質量跟原子序數的關系，如人教社教材中圖24-11所示，這個圖線是解釋那些核反應釋放能量的根據。這個圖線表達了原子核組成的重要規律。按圖線分析可知，怎樣的反應有質量虧損是釋放能量的，從而明確：裂變是重核分裂為質量較小的核，釋放核能的反應；聚變是輕核結合為質量較大的核釋放出核能的反應.

2、鈾核的裂變

鈾核的裂變，一般分裂為兩個中等質量的核，叫二分裂，產物是多種多樣的，一種典型的反應如下述核反應方程所示：

（也有三分裂、四分裂現象，但出現的概率極低，約為二分裂的千分之三和萬分之三。）

這個核反應的結果中，又釋放出2-3個中子，這些中子又會引起其他原子核的裂變，形成鏈式反應，使裂變繼續下去。當然維持鏈式反應是要有一定條件的，這個條件是，每次裂變產生的中子，至少平均有一個能再度引起裂變反應。這些中子，有的可能被雜質吸收，有可能穿出裂變物質體外，因而不能引起新的裂變發生。為維持鏈式反應要減少裂變物質中的雜質，增大裂變物質的體積。可以簡單介紹臨界體積、臨界質量的概念，純U235球形的直徑約4.8cm就達到了臨界體積，其臨界質量大約1kg左右.

根據質能方程可以計算出上述裂變反應釋放的能量為201MeV.鈾核的每個核子平均釋放約1MeV.

3、核電站

利用核能發電的核心設施是核反應堆.核反應堆是用人工控制鏈式反應的裝置，教學中要重點講述用人工方法控制鏈式反應速度的原理。其構造可利用掛圖，分五部分予以介紹.

（1）鈾棒.由濃縮鈾制成，作為核燃料

（2）減速劑：常用的減速劑有石墨、重水等，使裂變中產生的快中子（能量在0.1-20MeV，平均約為2MeV）減速為慢中子（能量約為MeV），因為鈾235裂變需要的是慢中子，只有通過減速，才能維持鏈式反應的進行.

（3）控制棒：用鎘制成.鎘吸收中子的能力很強，調節鎘棒插入的深度，改變吸收中子的數量，達到控制鏈式反應速度的目的.

（5）冷卻劑，常用水，液體鈉等，在反應堆內外循環流動，把反應堆產生的熱能傳出去用以發電，同時降溫，保證安全.

4、聚變

聚變時平均每個核子釋放的能量是裂變時的3-4倍（可以通過質能方程計算一下：

釋放17.6MeV平均每個核子釋放3.52MeV）

產生輕核聚變的條件是高溫。必須使輕核具有很大的動能，才能使它們接近到10－15m發生聚變.

熱核反應和裂變反應相比，具有許多優越性。熱核反應釋放能量比裂變反應大的多；熱核反應產生放射性物質處理起來比裂變反應產生放射性物質容易；熱核反應用的氘，儲量豐富。

我國自行研制可控熱核反應裝置"中國環流一號"于1984年9月啟動。具有國際先進水平的可控熱核反應實驗裝置"HT-T超導托卡馬克"于1994年安裝成功，標志我國在研究可控熱核反應方面具有一定的實力。

鞏固小結