《§22-5 核反应 核能》 教学设计

1 / 12 22-5 核反应 核能 教学设计 22 -5 核反应核能教学设计 汽车区三中朱国君 教学设计思路 本节以教师讲授为主，辅之于学生课堂练习。教学课件用以辅助教学、辅助学生学习之用。 让学生理解智能方程，练习书写反应方程式。 教育目标 一、知识目标 1知道原子核的人工转变及核反应的概念和规律。 2理解核能的概念，知道核反应中的质量亏损。 3知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关 系。 4.会根据质能方程和质量亏损计算核反应中释放的核能。 二、能力目标 1.通过质疑、释疑的思维过程，提高分析探究问题的能力 2.学习归纳、推理、迁移的科学方法 三、德育目标 认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。 教学重、难点 2 / 12 教学重点 1.核反应中的人工转变及核反应方程； 2.核能的概念 .爱因斯坦的质能方程；计算核能。 教学难点 质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解，计算核能 。 教学方法 本节以教师讲授为主，辅之于学生课堂练习。教学课件用以辅助教学、辅助学生学习之用。 从核能的利用（核电站）引入课程，指出 “ 核能是人类最终解决能源问题的希望 ” 引发学生的兴趣。用卢瑟福发现质子的核反应 (1919 年 )引出原子核可以实现人工转变的现象。在了解原子核自发和人工转变的基础上，介绍核反应的一般概念，并注意让学生了解核反应中质量数和电荷数守恒的规律。 学生都知道在核反应中会伴随着巨大的能量，那么能量从何而来哪？引出核能的概念。在核能的教学中应注意 “ 一定的质 量 m 和一定的能量 mc2相对应 ” 的观点，还应让学生注意，原子核在变化时，其变化前后的总质量是不同的，这种质量差异对应的就是核反应中所吸收或放出的能量 .还应注意向学生说明。 从核能的计算中强调要注意单位的换算，如原子质量单位和千克的关系，焦耳和电子伏的关系。 3 / 12 教学过程 问题情景呈现，导入新课 1：能源是可持续发展问题中的一个重要主题。 大亚湾核电站外观图。 介绍数据： 1kg 铀 235 燃烧释放出的原子核能相当于2500吨优质煤燃烧时放出的热量，只需几千克 铀 235 就足够长春市 24小时的耗能供应。 课题名称：五、核反应核能 新课教学 一核反应 请同学们阅读教材，然后回答以下问题。投影简答题组。 什么是核反应？为什么说原子核的人工转变是核反应的一种？你还知道哪些核反应？ 如何用核反应方程表示核反应过程？在核反应中遵循哪些规律？ 试比较说明核反应与化学反应的本质区别。 生：阅读有关内容后，先独立思考，然后抽查学生回答问题，互相评价，教师倾听。点拔强调如下： 核反应 是一种客观变化，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程称为核反应。它遵守电荷数与质量数守恒两条规律。核反应方程是对核反应过程的抽象表达。 核反应是原子核的变化，结果是产生了新的元素；而化4 / 12 学反应且是原子的重组，原子外层电子的得失，结果是生成了新的分子，并无新元素的产生。 卢瑟福在 1919 年，首先发现质子，第一次实现了原子核的人工转变。 在原子核的转变中，遵守哪些规律？如此巨大的核能是从哪里来的呢？这是我们在本节课将要学习和探究的新问题。 完成核反应方程： 查德威克（英）在 1832年发现 “ 中子 ” 的核反应方程。 刚才我们研究了核反应中生成新元素和粒子的确定方法及表达形式，下面，我们从能量的角度来分析核反应现象。 核能的释放及计算 1.核能 核反应中释放的能量。核能是从哪里来的？ 学生阅读教材后，独立思考上述问题，教师倾听、询问、了解学生提出的各种疑问，然后启发讲解，投影如下内容： 爱因斯坦质能方程： E=mc2 中， E 表示物体的能量， m表示物体的质量， c 表示真空 中的光速。 在国际单位制中， E、 m、 c 的单位分别取 j、 kg和 m/s。 计算： 1 物体对应多少能量？ 5 / 12 这一能量相当于一个 100万 kw的发电厂三年的发电量 ! 可见，物体所包含（或具有）的能量是非常巨大的。对此，爱因斯坦说过： “ 把任何惯性质量理解为能量的一种贮藏，看来要自然得多。 ” 物体贮藏着巨大的能量是不容置疑的，但是如何使这样巨大的能量释放出来？从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化 E 与物体的质量变化 m 的关系 ?E=?mc2 ?m 质量亏损：如果在一个核反应中，反应前原子核的总质量 m1大于反应后原子核的总质量 m2，则 ?m=m1-m2称为质量亏损。 ?E：表示与 m 相当的能量 质量数与质量的区别 质量数：一个原子质量的为一个质量数 一个原子质量的的大小为 10 -27，称为 6 / 12 “ 原子质量单位 ” ，符号为 u，即： 1u=10 -27 计 算 ： 1u 的 质 量 相 当 于 _meV 的能量 .(1meV=106eV,1eV=10 -19j,c=108m/s) 解 : 例题：已知质子的质量为，中子的质量为氘核的质量为，当质子和中子结合成氘核时， 写出核反应方程； 质量亏损； 放出多少能量？ 解： ?m=+ = E= 核能的计算步骤： 7 / 12 1、写出正确的核反应方程。 2、计算核反应前后的质量亏损 m 。 3、根据质能方程 E=mc2 ，计算核能。 练习题 氢原子的质量为，中子的质量为，它们结合成碳 12，若已知碳核的质量为；该核反应会放出 _meV 的能量。 答： 小结 核反应 核能 原子核的人工转变 发现质子 8 / 12 发现中子 核反应的规律 质量数守恒 电荷数守恒 质能方程 E=mc2 ?E=?mc2 质量亏损 9 / 12 ?m=m1-m2 注意的几个问题： 质量数不是质量 记住以下单位换算关系 1meV=106eV 1eV=10 -19j 1u（原子质 量单位） =10 -27kg 1u 相当于的能量，这是计算核能经常用到的关系。 教学反馈 课后思考：核能的和平利用。 阅读小材料中国核电站 作业：附后面 10 / 12 附 : 22 -5 核反应核能作业 一、选择题 1关于核能，下列说法中正确的有 A核子结合成原子核时，需吸收的能量 B核子结合成原子 核时，能放出的能量 c不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能量相同 D使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，吸收的能量是一个恒定值 2质子的质量 mp，中子的质量为 mn，它们结合成质量为 m 的氘核，放出的能量应为 A（ mp+mn-m） c2 B（ mp+mn） c2 c mc2 D (m-mp)c2 3关于原子核的能，下面说法正确的是 A使原子核分解成粒子时放出的能量 B核子结合成原子时需要供给的能量 c核 子结合成原子核时吸收的能量或原子核分解为核子时放出的能量 D核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解为核11 / 12 子时吸收的能量 4在计算核子和原子核的质量时，以 u 为单位比较方便，关于 u 下列说法中正确的是 A 1u10 -27kg c 1u相当于能量 D u 表示一个核子的质量 5关于爱因斯坦质能方程的下列看法中正确的是 A E mc2中的 E 是物体以光速 c 运动的动能 B E mc2是物体的核能 c E=mc2 是物体各种形式能的总称 D由 E=mc2 ，在核反应中，亏损的质量 m 转化成能量 E 放出 E E=mc2 表明在核反应中亏损的静质量转化为动质量，被放出的能量带走。 二、填空题 6已知氢原子的质量为，中子的质量为，它们结合成碳 ， 碳 核 的 质 量 为 ， 放 出 的 能 量 为_meV。 7一个 粒子轰击硼核，生成碳 14，