19 6 重核的裂变 教学目标 1 知识与技能 1 知道核裂变的概念 知道重核裂变中能释放出巨大的能量 2 知道什么是链式反应 3 会计算重核裂变过程中释放出的能量 4 知道什么是核反应堆 了解常用裂变反应堆的类型 了解核电站及核能发电的优缺点 2 过程与方法 1 通过对核子平均质量与原子序数关系的理解 培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力 2 通过让学生自己阅读课本 查阅资料 培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力 3 情感 态度与价值观 1 激发学生热爱科学 探求真理的激情 树立实事求是的科学态度 培养学生基本的科学素养 通过核能的利用 思考科学与社会的关系 2 通过教学 让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性 3 确立世界是物质的 物质是运动变化的 而变化过程必然遵循能量守恒的观点 教学重点 链式反应及其释放核能的计算 重核裂变的核反应方程式的书写 教学难点 通过核子平均质量与原子序数的关系 推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论 教学方法 教师启发 引导 学生讨论 交流 教学用具 多媒体教学设备一套 可供实物投影 放像 课件播放等 核反应 电子 原子核 在核物理学中 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程 称为核反应 研究表明 原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大 但是二者之间并不成正比关系 其核子的平均质量与原子序数有如图的关系 核子的平均质量是 原子核的质量 核子数 核子平均质量 核子的平均质量与原子序数之间的关系 物理学中把重核分裂成质量较小的核 释放核能的反应叫做裂变 把轻核结合成质量较大的核 释放出核能的反映叫做聚变 一 裂变 聚变 裂变 1939年12月 德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现 用中子轰击铀核时 铀核发生了裂变 铀核裂变的产物是多种多样的 一种典型的反映是裂变为钡和氪 同时放出三个中子 其核反应方程是 铀核的裂变 裂变中释放出巨大的能量 在上述裂变中 裂变后的总质量小于裂变前的总质量 质量亏损 释放出的能量为 1939年12月 德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现 用中子轰击铀核时 铀核发生了裂变 铀核裂变的产物是多种多样的 一种典型的反映是裂变为钡和氪 同时放出三个中子 其核反应方程是 铀核的裂变 裂变中释放出巨大的能量 在上述裂变中 裂变后的总质量小于裂变前的总质量 质量亏损 释放出的能量为 1kg铀全部裂变 它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量 用中子轰击铀核时 铀核发生了裂变 释放出的中子又引起了其他铀核的裂变 也就是链式反应 链式反应 由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程 叫做核裂变的链式反应 链式反应 使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积 相应的质量叫做临界质量 原子弹 小玩意儿 钚装药重6 1千克 TNT当量2 2万吨 试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压 致使一座30米高的铁塔被熔化为气体 并在地面上形成一个巨大的弹坑 在半径为400米的范围内 沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质 半径为1600米的范围内 所有的动物全部死亡 原子弹之父 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊 他想起了印度一首古诗 漫天奇光异彩 有如圣灵逞威 只有一千个太阳 才能与其争辉 我是死神 我是世界的毁灭者 原子弹 美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤 在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团 爆炸产生的气流 烟尘直冲云天 高达12英里多 广岛市区80 的建筑化为灰烬 64000人丧生 72000人受伤 伤亡总人数占全市总人口的53 长崎市60 的建筑物被摧毁 伤亡86000人 占全市37 原子弹 原子弹 在山田须磨子 一位当年的爆炸目击者 的一幅画 在遥远的广岛上空 原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的光芒 广岛红十字医院里 一个严重烧伤的学生仰面躺在一张草席上 他的五官几乎全被原子弹爆炸产生的热浪抹掉了 四天后他死了 倒塌的钢架结构建筑物 核防护 核爆炸瞬时效应防护 对核袭击的防护大致可分为两大类 利用工事进行掩蔽 在开阔地面上的人员 当发现核爆闪光时 立即背向爆心卧倒 可减轻伤害 放射性沾染防护 避开在沾染区或高照射量率的地区行动 人员通过沾染区时尽量乘坐车辆 在沾染区作业时要尽量缩短时间 及时穿戴个人防护器材 防止人体受沾染 进入沾染区执行任务的人员 可服用抗辐射药 以减少放射性物质在人体内的存留 原子弹 中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图 解决能源危机根本途径 核能可开发的核裂变燃料资源可使用上千年 核聚变资源可使用几亿年 二 核电站 链式反应的应用 核电站慢中子反应堆 二 核电站 核能 解决能源危机的根本途径核发电量占总发电比例最多的10个国家是 法国75 立陶宛73 1 比利时57 7 保加利亚47 1 斯洛伐克47 瑞典46 8 乌克兰43 8 韩国42 8 匈牙利38 3 亚美尼亚36 4 世界核能发电占全部电量1 4