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：1課時核心素養目標1.發展科學思維，通過核裂變現象，培養學生模型建構和科學推理能力。

2.培養科學探究精神，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：強調如何書寫核裂變反應方程，包括質量數和電荷數守恒的原理。

-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生鏈式反應，需要通過物理量的關系和實驗數據來解釋。

-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象的模型或模擬實驗裝置。

4.教室布置：設置分組討論區，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，我們將繼續探索原子核的奧秘，重點學習核裂變這一重要的物理現象。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生裂變，產生兩個較輕的核，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，觀察計數器計數。

c.記錄實驗數據，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生呢？請同學們以小組為單位，討論以下問題：

1.鏈式反應發生時，計數器計數有何變化？

2.如何通過實驗數據判斷鏈式反應的形成？

【學生回答】

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

2.通過實驗數據，我們可以觀察計數器計數的變化，如果計數器計數急劇增加，則說明鏈式反應已經形成。

【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.核能發電

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

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

核裂變技術還可以用于生產放射性同位素，這些同位素在醫學、農業、工業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課的學習，對核裂變有更深入的認識。

【課后作業】

1.閱讀教材中關于核裂變的內容，總結核裂變的特征和應用。

2.查找相關資料，了解核能發電、核武器和同位素生產等領域的應用案例。

【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：使重核發生裂變所需的最小中子能量。

2.鏈式反應：一個裂變事件產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.核能發電

2.核武器

3.同位素生產教學資源拓展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，包括重核的穩定性、中子的作用、裂變產物的特性等。

-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、計數器等，以及它們在實驗中的應用。

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

-核能安全與環境保護：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，以及核能對環境的影響及環境保護措施。

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^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和標準。

-鼓勵學生參加科學競賽或創新項目，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象。在這節課的教學過程中，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，我也發現，由于時間有限，實驗演示的細節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。在討論環節，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象。

在課堂管理方面，我注意到了一些細節。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，實驗操作中的細節處理不夠到位。針對這些問題，