《核裂变与核聚变 “基本”粒子》教案.docx
《核裂变与核聚变“基本”粒子》教案
1．知道重核裂变及链式反应的条件；了解核电站及其工作原理。
2．知道核聚变，了解受控热核反应及控制方法。
3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，会计算核反应过程释放的能量。
4．了解粒子的分类及夸克模型。
eq\a\vs4\al(一、核裂变)
1．填一填
(1)核裂变的发现
①发现：1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现了铀核的裂变。
②定义：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。
③铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是
eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。
④链式反应：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，且能不断继续下去的核裂变反应。
⑤链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于等于临界体积或裂变物质的质量大于等于临界质量。
(2)反应堆：可以控制链式反应释放核能的装置。
(3)核电站
①组成
核电站是利用核能发电，它的核心设施是核反应堆，它主要由以下几部分组成：
a．燃料：铀棒。
b．慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂。
c．控制棒：由吸收中子能力很强的镉制成，用以控制链式反应的速度。
②工作原理：核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高。
③能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。
④核污染的处理：为避免射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核反应堆用过的核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下。
2．判一判
(1)铀核裂变的产物是固定的，就是生成钡和氪，同时放出3个中子。(×)
(2)只有铀块的体积大于临界体积时，才能够发生链式反应。(√)
(3)核反应堆用过的核废料无毒无害。(×)
3．想一想
原子弹应用的是什么核反应，它是根据什么原理制成的，它是如何实现链式反应的？
提示：原子弹是根据重核的裂变原理制成的，是铀核裂变的链式反应，制成时是由两块或几块小于临界体积分离的铀块构成，引爆时，可通过普通炸药使原来分离的几块铀块相互靠近挤压形成一块大于临界体积的铀块而发生链式反应，从而瞬间释放巨大的能量即核爆炸。
eq\a\vs4\al(二、核聚变)
1．填一填
(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的反应。
(2)eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV。
(3)条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离10－15m以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子核具有足够的动能，有一种方法就是把它们加热到很高的温度，温度高达几百万开尔文，因此核聚变又叫热核反应。
(4)太阳能：太阳的主要成分是氢，太阳的中心温度可达1.6×107K，在此高温下，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，太阳能就来自于太阳内部核聚变释放的核能。
(5)应用：目前，热核反应主要用在核武器上，那就是氢弹，需要用原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。
(6)聚变的优点：第一：轻核聚变产能效率高。第二：地球上聚变燃料的储量丰富。第三：轻核聚变更为安全、清洁。
(7)聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。
(8)控制方法
①磁约束：利用磁场约束参加反应的物质，目前最好的一种磁约束装置是环流器。
②惯性约束：聚变物质因自身的惯性，在极短时间内来不及扩散就完成了核反应，在惯性约束下，用高能量密度的激光或X射线从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应。
2．判一判
(1)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大。(√)
(2)热核反应除用在核武器上外，还用于核电站发电。(×)
(3)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量。(√)
3．选一选
[多选]关于轻核聚变，下列说法正确的是()
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时要吸收能量
B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大很多
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能
解析：选BD根据比结合能图线可知，聚变后比结合能增加，因此聚变反应中会释放能量，故A错误；聚变反应中平均每个核子