选修3-5（2011年7月第4版）《第2节核裂变》优质课教案下载

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难点

裂变反应堆的原理

投影仪

关键

了解常用裂变反应堆的类型，知道核电站的工作模式学情

分析激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度教 学 内 容主导调控

主体活动时间引言：1938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，反应不仅迅速强烈、释放出很高的能量，而且铀核分裂成为一些原子序数小得多的、更轻的物质成分……

一.核裂变：重核受到其他粒子（如中子）轰击时分裂成两块或两块以上中等质量的核的过程称为裂变.

1.裂变典型实例：

2.链式反应：重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这就是链式反应

①临界体积：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

②链式反应条件：铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积

利用一个中子轰击一个轴核，使轴核发生裂变，在反应中还放出2个中子，中子对未反应的轴核再进行轰击，从而使核反应出现连锁反应，在短时间内出现积累效应。铀-235 的临界质量约为1 kg，质量超过1 kg 则发生爆炸

3.理解：①裂变的产物是不确定的而且存在三裂变或四裂变（钱三强）

②重核在吸收一个中子以后再分裂成两个或更多个质量较小的原子核，不是中子直接把重核撞开

奥托·哈恩

哈恩的重大发现是“重核裂变反应”。20世纪30年代以后，科学家纷纷致力于研究如何使用人工方法来实现核嬗变。正当哈恩和莉泽·迈特纳一起致力于这一研究时，第二次世界大战爆发了。莉泽·迈特纳因是犹太人、只得逃离柏林到瑞典斯德哥尔摩避难。

哈恩未放弃这方面的努力，他与另一位德国物理学家弗里茨·斯特拉斯曼合作，又开始了新的尝试和探索。1938年末，当他们用一种慢中子来轰击铀核时，竟出人意料地发生了一种异乎寻常的情况：反应不仅迅速强烈、释放出很高的能量，而且铀核分裂成为一些原子序数小得多的、更轻的物质成分。难道这就是核裂变？起初哈恩虽然意识到这不是一般的放射性嬗变，但也不敢肯定这就是裂变。他把实验结果和自己的想法写信告诉了莉泽·迈特纳，却得到了她的有力支持。她在复信中明确指出：“这种现象可能就是我们当初曾设想过的铀核的一种分裂。”后来，哈恩 经过多次试验验证，终于肯定了这种反应就是铀235的裂变。核裂变的意义不仅在于中子可以把一个重核打破，关键的是在中子打破重核的过程中，同时释放出能量。

核裂变的发现无疑是释放原子能的一声春雷。在此之前的人们对释放原子能的争议中，怀疑论者还占上风，不少人以为要打破原子核，需要额外给强大的能量，根本不可能在打破的过程中还能释放出更多的能量。而铀核裂变的发现，当时就被认为“以这项发现为基础的科学成就是十分惊人的，那是因为它是在没有任何理论指导的情况下用纯化学的方法取得的。

4.裂变中释放的结合能:已知下列核反应中各粒子质量如下,试计算反应中释放的结合能和比结合能：

Kg kg

kgkgkg

解： kg

J=201MeV 说明：

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