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“裂变”教学设计

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“裂变”教学设计

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“裂变”教学设计

  (设问)研究表明,铀235具有易俘获慢中子,而不易俘获快中子的特点。但裂变时产生的中子速度很大(平均能量为2mev),不容易被铀235俘获而引起裂变。核反应堆中采取水()、重水()或石墨做减速剂使快中子转化为慢中子,其原理是什么?为什么选用水、重水或石墨做减速剂?

  (要求回答)视中子与作为减速剂的核发生弹性正碰,碰撞核的质量(一般大于中子质量m)设为m,由于碰撞中动量与动能守恒,一个速度为v的中子,碰后速度大小为,碰撞核与中子质量越接近,碰撞前后中子速度的减少量越接近最大值移,亦即中子慢化效果越好。氢核质量与中子接近,故用水做减速剂慢化效果最好(这里教师可作预案:氢核易吸收中子而成为氘核,有可能使链式反应无法继续;重水不易吸收中子,其慢化效果仅次于水,但重水价格昂贵,一般用于科研;石墨的优点是材料便宜,易组装,但慢化效果不如重水)。

  (设问)如前所述,链式反应一旦形成,巨大能量的释放是极其迅猛的,为了较平缓地释放核能,必须控制链式反应的速度,用什么方法可以控制链式反应的速度呢?

  (要求回答)可通过调控中子数来控制反应速度,在核反应堆中,用镉材料做成控制棒,当反应过激时,可将控制棒插入反应堆中,吸收过多的中子;当需要加快核反应时,则将控制棒抽出些,从而控制核反应速度。

  (幻灯显示)核电站示意图,如图5所示。

  (教师讲解)核燃料裂变释放出来的能量大部分转化为热能,使反应区温度升高。水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动,把反应堆内的热量传输出去,用于发电,同时也使反应堆冷却,保证安全。核反应堆放出的热使水变成水蒸气,推动汽轮发电机发电。

  6.讨论、分析核电站的优缺点

  (教师讲解)看待一个事物的出现,总要以辩证的观点来分析。核能作为新能源,与常规能源相比,也有它的优缺点。

  (幻灯显示)优点是核能的能效高,对环境污染少。

  缺点是核电站产生的“废物”具有放射性,其放射线对人和生物是有害的,而且有些裂变产物的半衰期可达几千年,随着地球上的核电站越来越多,核废料的处理将是摆在人类面前的一个重要问题。

  点评  本节课的--从“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三个维度着手,对教材的三个部分(什么样的核反应可以释放核能;裂变的特点;核能的和平利用──核电站)以丰富的多媒体课件、详实的资料文字和多元的教学手法,对学生展开物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识及人文精神的教育。完美地展示了人类从揭示核能、研究核能到和平利用核能的发展过程,较好地落实了新课程教学。

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