新修订高中物理配套教材
物 理 教 案
Physical Lesson Plans
物理教案 / 高中物理 / 高三物理教案
裂变、聚变
编订：XX 教育机构
高中高三物理教案
精品教学设计
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裂变、聚变
教学目标
1.知道重核的裂变和链式反应.
2.知道什么是聚变.
3.知道核反应堆和核电站。
4、通过介绍我国核电站的发展，对学生进行爱国主义教育。
5、通过介绍放射性污染和防护，进行环保教育。
6、了解聚变反应的特点，知道可控热核反应。
7、知道热核反应的区别及优越性。
8、通过介绍我国在可控热核反应方面成就，对学生进行爱国主义教育。
课题引入
教材简介:本教材主要用途为通过学习物理知识，可以让学生培养自己的逻辑思维能力,对
事物的理解认识也会有一定的帮助，本教学设计资料适用于高中高三物理科目, 学习后
学生能得到全面的发展和提高。本内容是按照教材的内容进行的编写，可以放心修改调
整或直接进行教学使用。
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1、核反应有些释放能量，有些吸收能量，人们想利用核能，当然必须选那些释放核能的
核反应。什么样的核反应能释放核能呢？利用天然放射性放射性元素的衰变行吗？例如
u 238 在α衰变时放出的α粒子具有 的能量，但它的半衰期很长，达 亿年，
衰变非常缓慢，功率太小。利用人工转变行吗？例如
① 可放出能量 ；
② 可放出能量 ；
但粒子击中原子核的概率太低，只有百万分之一、二。实在得不偿失！有哪些核反应才
真正具有实用价值呢？
2、说明有些重核分裂成中等质量的核，有些轻核结合成中等质量的核都能发生质量亏损
放出巨大能量。物理学中，把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫裂变，把轻核
结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫聚变。本节（包括课本第六节、第七节）介绍裂
变和聚变。
重难点分析
1、裂变和聚变
精确的研究表明原子核中核子的平均质量跟原子序数的关系，如人教社教材中图 24-11
所示，这个图线是解释那些核反应释放能量的根据。这个图线表达了原子核组成的重要规律。
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按图线分析可知，怎样的反应有质量亏损是释放能量的，从而明确：裂变是重核分裂为质量
较小的核，释放核能的反应；聚变是轻核结合为质量较大的核释放出核能的反应.
2、铀核的裂变
铀核的裂变，一般分裂为两个中等质量的核，叫二分裂，产物是多种多样的，一种典型
的反应如下述核反应方程所示：
（也有三分裂、四分裂现象，但出现的概率极低，约为二分裂的千分之三和万分之三。）
这个核反应的结果中，又释放出 2-3 个中子，这些中子又会引起其他原子核的裂变，形
成链式反应，使裂变继续下去。当然维持链式反应是要有一定条件的，这个条件是，每次裂
变产生的中子，至少平均有一个能再度引起裂变反应。这些中子，有的可能被杂质吸收，有
可能穿出裂变物质体外，因而不能引起新的裂变发生。为维持链式反应要减少裂变物质中的
杂质，增大裂变物质的体积。可以简单介绍临界体积、临界质量的概念，纯 u235 球形的直
径约 就达到了临界体积，其临界质量大约 1kg 左右.
根据质能方程可以计算出上述裂变反应释放的能量为 201mev. 铀核的每个核子平均释
放约 1mev.
3、核电站
利用核能发电的核心设施是核反应堆. 核反应堆是用人工控制链式反应的装置，教学中
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要重点讲述用人工方法控制链式反应速度的原理。其构造可利用挂图，分五部分予以介绍.
（1）铀棒. 由浓缩铀制成，作为核燃料
（2 ）减速剂：常用的减速剂有石墨、重水等，使裂变中产生的快中子（能量在
-20mev，平均约为 2mev）减速为慢中子（能量约为 mev），因为铀 235 裂变需要的是慢
中子，只有通过减速，才能维持链式反应的进行.
（3）控制棒：用镉制成. 镉吸收中子的能力很强，调节镉棒插入的深度，改变吸收中子
的数量，达到控制链式反应速度的目的.
（5）冷却剂，常用水，液体钠等，在反应堆内外循环流动，把反应堆产生的热能传出去
用以发电，同时降温，保证安全.
4、聚变
聚变时平均每个核子释放的能量是裂变时的 3-4 倍（可以通过质能方程计算一下：
释放 平均每个核子释放 ）
产生轻核聚变的条件是高温。必须使轻核具有很大的动能，才能使它们接近到 10－15m
发生聚变.
热核反应和裂变反应相比，具有许多优越性。热核反应释放能量比裂变反应大的多；热
核反应产生放射性物质处理起来比裂变反应产生放射性物质容易；热核反应用的氘，储量丰
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富。
我国自行研制可控热核反应装置"中国环流一号"于 1984 年 9 月启动。具有国际先进水平
的可控热核反应实验装置"ht-t 超导托卡马克"于 1994 年安装成功，标志我国在研究可控热核
反应方面具有一定的实力。
巩固小结
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