選擇性必修第三冊第五章原子與原子核第五節裂變和聚變教案配套主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱：選擇性必修第三冊第五章原子與原子核第五節裂變和聚變

2.教學年級和班級：高中一年級1班

3.授課時間：2023年3月10日星期五第3節課

4.教學時數：1課時核心素養目標分析教學難點與重點1.教學重點，

①理解裂變和聚變的基本概念及其在原子核反應中的不同特點。

②掌握裂變和聚變過程中質量虧損和能量釋放的計算方法。

③理解裂變和聚變在核能利用中的應用，如核電站的原理。

2.教學難點，

①裂變和聚變反應中能量釋放機制的理解，特別是質能方程的應用。

②裂變和聚變反應的條件和限制因素的分析，如臨界質量、溫度等。

③裂變和聚變反應的安全性和環境影響的認識，包括放射性廢物的處理。

④裂變和聚變在現實生活中的應用實例分析，如何將理論知識與實際應用相結合。學具準備多媒體課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設計二次備課教學方法與手段教學方法：

1.講授法：通過系統講解裂變和聚變的基本原理，幫助學生建立清晰的知識體系。

2.討論法：組織學生就裂變和聚變的實際應用進行討論，激發學生的思考和分析能力。

3.案例分析法：結合實際案例，如核電站的運作，讓學生理解理論知識在實際中的應用。

教學手段：

1.多媒體展示：利用PPT展示裂變和聚變的過程，增強直觀性和趣味性。

2.互動軟件：使用教學軟件進行模擬實驗，讓學生親身體驗核反應過程。

3.網絡資源：引導學生利用網絡資源查找相關信息，拓展知識面。教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發興趣：通過展示核能利用的圖片和視頻，如核電站、核潛艇等，引發學生對核能的好奇心。

-回顧舊知：簡要回顧原子核的基本結構，包括質子、中子和核力的概念。

2.新課呈現（約30分鐘）

-講解新知：

-詳細講解裂變和聚變的基本概念，包括反應過程、能量釋放等。

-通過動畫演示裂變和聚變的過程，幫助學生直觀理解。

-舉例說明：

-以鈾-235的裂變為例，展示裂變過程中的質量虧損和能量釋放。

-以氫的同位素氘和氚的聚變為例，說明聚變反應的特點和能量釋放。

-互動探究：

-提出問題，如“為什么裂變和聚變能夠釋放如此巨大的能量？”引導學生思考。

-組織小組討論，讓學生分享對裂變和聚變反應條件的理解。

3.鞏固練習（約20分鐘）

-學生活動：

-分發練習題，包括計算裂變和聚變過程中的能量釋放、分析裂變和聚變的實際應用等。

-學生獨立完成練習，教師巡視并給予必要的幫助。

-教師指導：

-對學生的練習進行點評，糾正錯誤，強調重點和難點。

-針對學生的疑問進行解答，確保學生對知識的掌握。

4.拓展延伸（約10分鐘）

-引導學生思考裂變和聚變在能源領域的應用前景，如核能發電、核聚變能源等。

-鼓勵學生探討裂變和聚變可能帶來的環境和安全問題，如放射性廢物的處理。

5.總結與反思（約5分鐘）

-總結本節課的主要內容，強調裂變和聚變在核能利用中的重要性。

-引導學生反思自己對裂變和聚變知識的掌握程度，提出改進學習的建議。

6.作業布置（約5分鐘）

-布置課后作業，包括復習本節課的知識點、查找相關資料進行拓展學習。

-鼓勵學生思考裂變和聚變在未來的科技發展中的潛在應用。教學資源拓展1.拓展資源：

-核能發電的歷史與發展：介紹核能發電的起源、發展歷程以及當前全球核能發電的分布情況。

-核反應堆的類型：講解不同類型的核反應堆，如輕水反應堆、重水反應堆、石墨反應堆等，以及它們的原理和應用。

-核能的安全性：探討核能利用過程中的安全措施，包括核事故的預防、核廢料的處理等。

-核聚變的研究進展：介紹當前核聚變研究的最新進展，如托卡馬克裝置、激光聚變等。

-核能的國際合作：展示國際社會在核能領域的合作項目，如國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）。

2.拓展建議：

-學生可以閱讀有關核能發電和核聚變技術的科普書籍，如《核能的奧秘》、《核聚變：未來的能源》等。

-鼓勵學生參觀當地的核電站或能源展覽，親身體驗核能技術的實際應用。

-組織學生觀看與核能相關的紀錄片，如《核能：改變世界的力量》、《能源革命》等。

-學生可以參與學校的科學社團或科技活動，通過實驗和模擬，加深對核能知識的理解。

-建議學生關注國際核能領域的最新動態，如ITER項目的進展、國際原子能機構（IAEA）的報告等。

-學生可以通過圖書館或網絡資源查找關于核廢料處理和核能安全的相關論文和報告，進行深入研究。

-鼓勵學生參與科技競賽，如全國青少年科技創新大賽，將所學知識應用于實際問題解決中。

-組織學生進行小組討論，就核能的未來發展趨勢、潛在風險以及倫理問題進行探討。重點題型整理1.裂變反應計算題

-題目：鈾-235（235U）在吸收一個中子后，發生裂變，生成兩個中等質量的原子核，釋放出3個中子和大量能量。已知裂變前后的質量變化為0.020u，求該裂變反應釋放的能量（以MeV為單位）。

-答案：根據愛因斯坦的質能方程E=mc2，其中c為光速，m為質量變化，E為能量變化。首先計算質量變化對應的能量變化：

ΔE=Δm*c2

ΔE=0.020u*(931.5MeV/u)

ΔE≈18.63MeV

因此，該裂變反應釋放的能量約為18.63MeV。

2.聚變反應能量計算題

-題目：氘（2H）和氚（3H）發生聚變反應，生成氦-4（?He）和一個中子，釋放出17.6MeV的能量。求該聚變反應中質量虧損。

-答案：同樣使用質能方程，先計算能量變化對應的質能變化：

ΔE=Δm*c2

Δm=ΔE/c2

Δm=17.6MeV/(931.5MeV/u)

Δm≈0.0188u

因此，該聚變反應中的質量虧損約為0.0188u。

3.核反應方程書寫題

-題目：書寫氘（2H）和氚（3H）發生聚變反應生成氦-4（?He）和一個中子的核反應方程。

-答案：2H+3H→?He+1n

4.核電站能量轉換效率計算題

-題目：某核電站使用鈾-235（235U）作為燃料，已知每克鈾-235完全裂變釋放的能量為200MeV，求該核電站的能量轉換效率（假設電站的熱效率為40%）。

-答案：首先計算每克鈾-235裂變釋放的總能量：

E_total=200MeV/g*1g

E_total=200MeV

然后計算實際輸出的能量：

E_output=E_total*0.4

E_output=200MeV*0.4

E_output=80MeV

最后計算能量轉換效率：

Efficiency=E_output/E_total

Efficiency=80MeV/200MeV

Efficiency=0.4或40%

5.核廢料處理方案設計題

-題目：設計一種核廢料處理方案，包括處理步驟和所需設備。

-答案：核廢料處理方案設計題通常沒有標準答案，以下是一個示例方案：

-處理步驟：

1.分類收集：將核廢料按照放射性水平、形態等進行分類。

2.初步處理：對低放射性廢料進行固化處理，如水泥固化、玻璃固化等。

3.高放射性廢料處理：采用玻璃固化或金屬包覆技術，將高放射性廢料轉化為穩定的固態形式。

4.長期儲存：將處理后的核廢料儲存在專用設施中，如深地質處置庫。

5.監測與維護：對儲存設施進行長期監測，確保核廢料的安全儲存。所需設備包括固化設備、包裝設備、儲存設施等。板書設計1.裂變和聚變基本概念

①裂變：重核分裂成兩個中等質量的原子核及中子的過程。

②聚變：輕核結合成較重的原子核的過程。

2.裂變過程

①能量釋放：質量虧損轉化為能量。

②反應方程：如23?U+1n→23?U+3H→232Th+3?Xe+?n+能量。

3.聚變過程

①能量釋放：質量虧損轉化為能量。

②反應方程：如2H+3H→?He+1n+能量。

4.裂變和聚變的條件

①裂變：臨界質量和臨界體積。

②聚變：高溫高壓。

5.核