22—5核反應(yīng)核能

1、225核反應(yīng)核能2-5核反應(yīng)核能教學(xué)目標(biāo)讓學(xué)生知道什么是原子核的人工轉(zhuǎn)變，什么是核反應(yīng)， 如何用核反應(yīng)方程表示核反應(yīng)。知道質(zhì)量虧損的概念并會計(jì)算。理解愛因斯坦質(zhì)能方程 的物理意義，并能計(jì)算核。培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、推理能力及數(shù)學(xué)計(jì)算能力。通過學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)、抽象概括、 推理判斷的基本方法。培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀、熱愛科學(xué)的精神。使學(xué)生樹立起實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)理論對實(shí)踐 有著指導(dǎo)和預(yù)見的作用的觀點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析核反應(yīng)方程是本節(jié)課的一個(gè)重點(diǎn)，教師要引導(dǎo)學(xué)生按照 質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律以及有關(guān)原子核與粒子的 書寫規(guī)則正確的寫生核反應(yīng)方程。在這個(gè)知識點(diǎn)的教學(xué)中， 應(yīng)當(dāng)引

2、導(dǎo)學(xué)生感受查德威克是怎樣發(fā)現(xiàn)中子的。質(zhì)能方程是 本節(jié)課的第二個(gè)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。教師可以讓學(xué)生了解質(zhì)量 虧損的概念與計(jì)算方法，然后討論質(zhì)能方程的物理意義，教 師對此應(yīng)當(dāng)作由正確的解釋，幫助學(xué)生認(rèn)識質(zhì)能方程蘊(yùn)含的物理思想，并通過閱讀與訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生掌握計(jì)算核能的基本方法。其中物理單位也屬于一個(gè)相對難點(diǎn)，應(yīng)讓學(xué)生記住、會用。課時(shí)安排課時(shí)課前準(zhǔn)備教師：制作如下幻燈片：盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置圖及操作過程文字說明。查德威克發(fā)現(xiàn)中子的示意圖。核反應(yīng)方程 N+Hc o+HBe+He> c+n思考討論題組、。質(zhì)能聯(lián)系方程核電站照片與數(shù)據(jù)。課堂練習(xí)題、。課堂小結(jié)。學(xué)生：閱讀有關(guān)核能方面的科普書籍，上網(wǎng)查詢

3、或下載一些有關(guān)核反應(yīng)、核研究、核能的開發(fā)與利用的資料。教具教具：實(shí)物投影儀，多媒體。教學(xué)過程。問題情景呈現(xiàn)，導(dǎo)入新師：播放投影1:大亞灣核電站外觀圖及核反應(yīng)堆；數(shù)據(jù)：1g鈾235燃燒釋放生的原子核能相當(dāng)于 2500噸優(yōu)質(zhì)煤 燃燒時(shí)放生的熱量，只需幾千克鈾 235就足夠上海市24小 時(shí)的耗能供應(yīng)。播放投影2:盧瑟福在1919年，首先發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝 置圖，次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變。在原子核的轉(zhuǎn)變中，遵 守哪些規(guī)律？如此巨大的核能是從哪里來的呢？這是我們 在本節(jié)課將要學(xué)習(xí)和探究的新問題。師：播放課題名稱：五、核反應(yīng)核能。新課教學(xué)師：請同學(xué)們閱讀教材，然后回答以下問題。師：板書一核反應(yīng)，投影簡答題組

4、一什么是原子核的人工轉(zhuǎn)變？什么是核反應(yīng)？為什么說原子核的人工轉(zhuǎn)變是核反應(yīng)的一種？你還知道哪些核反應(yīng)？如何用核反應(yīng)方程表示核反應(yīng)過程？在核反應(yīng)中遵循哪些規(guī)律？試背寫由盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，查德威克發(fā) 現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。試比較說明核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)區(qū)別。生：閱讀有關(guān)內(nèi)容后，先獨(dú)立思考，然后抽查學(xué)生回答 問題，互相評價(jià)，教師傾聽。點(diǎn)拔強(qiáng)調(diào)如下：核反應(yīng)是一種客觀變化。它遵守電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒兩 條規(guī)律。核反應(yīng)方程是對核反應(yīng)過程的抽象表達(dá)。核反應(yīng)是 原子核的變化，結(jié)果是產(chǎn)生了新的元素，“點(diǎn)石問金”的夢 想在核反應(yīng)中得以實(shí)現(xiàn)；而化學(xué)反應(yīng)且是原子的重組，原子 外層電子的得失，結(jié)果是生成了新的分子

5、，并無新元素的產(chǎn) 生。師；投影練習(xí)題組。請同學(xué)們指由下列核反應(yīng)方程的真 偽，錯(cuò)誤的加以糾正。A.N+ a -o+質(zhì)子B.c+He -o+Hc.Be+He -c+ 丫D.H+n H+丫學(xué)生觀察，相互討論，指由真?zhèn)渭板e(cuò)誤所在。同時(shí)，請 四位不同能力的學(xué)生上講臺改正并講述理由。師：質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒是判斷核反應(yīng)方程正確與否的 必要條件。但是，人們是否可以用這兩個(gè)條件來編寫核反應(yīng) 方程呢？如果不可以的話，應(yīng)該采用什么辦法來確定核反應(yīng) 的產(chǎn)物，檢驗(yàn)核反應(yīng)的真?zhèn)文?？下面我們一起體驗(yàn)查德威克 在1832年是如何發(fā)現(xiàn)并確定“中子”的。師：投影幻燈片一一中子是怎樣發(fā)現(xiàn)的？天然放射性元素 Po放生a粒子，轟擊鉞原

6、子核時(shí)，發(fā) 生了一種未知射線，這種未知射線可以從石蠟中打由質(zhì)子。那么我們?nèi)绾未_定這種未知射線的本質(zhì)特征呢？即確定它是否帶電？如果帶電的話，帶的是正電還是負(fù)電？電荷數(shù)如何？質(zhì)量數(shù)如何？學(xué)生分組討論，提由初步的設(shè)想及根據(jù)，然后全班同學(xué) 共同交流和比較，形成一個(gè)或幾個(gè)科學(xué)而又可行的方案。最 后，教師評價(jià)，肯定、豉勵(lì)同學(xué)們表現(xiàn)生的熱情和智慧。對 不足之處加以引導(dǎo)、點(diǎn)撥、糾正。教師歸納同學(xué)的設(shè)計(jì)并板書如下內(nèi)容：這種未知射線：在空氣中的速度小于光速 c的1/10不是光子；在電場或磁場中不會偏轉(zhuǎn)不帶電；與碳核和氫核發(fā)生彈性正碰，一定符合動(dòng)量守恒定律 和能量守恒定律。最終結(jié)論：未知射線是質(zhì)量近似等于質(zhì)子質(zhì)量但

7、不帶電 的基本粒子一一“中子”。剛才我們研究了核反應(yīng)中生成新元素和粒子的確定方 法及表達(dá)形式，下面，我們從能量的角度來分析核反應(yīng)現(xiàn)象。 教師板書：核能的釋放及計(jì)算師：朗讀教材，板書：核能一一核反應(yīng)中釋放的能量。核能是從哪里來的？學(xué)生閱讀教材后，獨(dú)立思考上述問題， 教師傾聽、詢問、 了解學(xué)生提生的各種疑問，然后啟發(fā)講解，投影如下內(nèi)容：愛因斯坦質(zhì)能方程：E=c2中，E表示物體的能量，表示 物體的質(zhì)量，c表示真空中的光速。物體具有的能量與它的質(zhì)量成正比，物體的能量增大 了，質(zhì)量也增大；能量減小了，質(zhì)量也減小。任何質(zhì)量為的物體都具有大小相當(dāng)于c2的能量。由于c2非常大，所以對質(zhì)量很小的物體所包含的能量

8、是非常 巨大的。對此，愛因斯坦說過：“把任何慣性質(zhì)量理解為能 量的一種貯藏，看來要自然得多?！彼再|(zhì)量于能量實(shí)質(zhì)上 是相象的，它們只不過是同一事物的不同表示。在國際單位制中，E、c的單位分別取j、g和/s。由E=c2得£= ?c2,其蘊(yùn)含著怎樣的意義？ 表示 物體的質(zhì)量虧損， E表示與相當(dāng)?shù)哪芰俊Ｈ绻矬w的能 量減小了 E,即向外釋放 E的能量，它的質(zhì)量就會虧損 =。理論和實(shí)驗(yàn)都表明，只有在核反應(yīng)中，才可能發(fā)生質(zhì)量 虧損，因而伴隨著巨大的能量向外輻射。例如，在中子和質(zhì) 子結(jié)合成笊核的過程中，由于發(fā)生了質(zhì)量虧損，從而釋放由 了 2.2eV的核能。生：仔細(xì)閱讀教材及旁批內(nèi)容。師生共同歸納

9、計(jì)算核能 的思路和步驟。教師板書如下內(nèi)容：核能的計(jì)算步驟：首先，寫由正確的核反應(yīng)方程。其次，計(jì)算核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損然后，根據(jù)質(zhì)能方程 E=A?c2,計(jì)算核能。注意的幾個(gè)問題：記住以下單位換算關(guān)系eV=106eVeV=1.6022 x 10-19ju=1.6606 X 10-27g1u相當(dāng)于9351.5eV的能量，這是計(jì)算核能經(jīng)常用導(dǎo) 的關(guān)系。如果在莫些核反應(yīng)中，物體的能量增加了，說明核反 應(yīng)中物體的質(zhì)量不是虧損，而是增加了。例如，把笊核分解 成獨(dú)立的中子和質(zhì)子時(shí)，應(yīng)從外界吸收2.2eV的能量。即2.2eV+Hfn+H實(shí)際是物體靜止質(zhì)量的虧損。在相對論中，當(dāng)物體 的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，物體的質(zhì)量，將隨著速度的變化而 變化?！?說明】本節(jié)的內(nèi)容比較抽象，核能及質(zhì)量虧損的計(jì)算繁、難。但是，教學(xué)大綱要求較高，應(yīng)予重視。在-上真正體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為主的教育理念。本節(jié)內(nèi)容屬于本章的中心內(nèi)容，承 上啟下，地位重要。既要重視基本概念、規(guī)律的指導(dǎo)學(xué)習(xí)， 又要通過