“裂變”教學設計

　　（設問）研究表明，鈾235具有易俘獲慢中子，而不易俘獲快中子的特點。但裂變時產生的中子速度很大（平均能量為2mev），不容易被鈾235俘獲而引起裂變。核反應堆中采取水（）、重水（）或石墨做減速劑使快中子轉化為慢中子，其原理是什么？為什么選用水、重水或石墨做減速劑？

　　（要求回答）視中子與作為減速劑的核發生彈性正碰，碰撞核的質量（一般大于中子質量m）設為m，由于碰撞中動量與動能守恒，一個速度為v的中子，碰后速度大小為，碰撞核與中子質量越接近，碰撞前后中子速度的減少量越接近最大值移，亦即中子慢化效果越好。氫核質量與中子接近，故用水做減速劑慢化效果最好（這里教師可作預案：氫核易吸收中子而成為氘核，有可能使鏈式反應無法繼續；重水不易吸收中子，其慢化效果僅次于水，但重水價格昂貴，一般用于科研；石墨的優點是材料便宜，易組裝，但慢化效果不如重水）。

　　（設問）如前所述，鏈式反應一旦形成，巨大能量的釋放是極其迅猛的，為了較平緩地釋放核能，必須控制鏈式反應的速度，用什么方法可以控制鏈式反應的速度呢？

　　（要求回答）可通過調控中子數來控制反應速度，在核反應堆中，用鎘材料做成控制棒，當反應過激時，可將控制棒插入反應堆中，吸收過多的中子；當需要加快核反應時，則將控制棒抽出些，從而控制核反應速度。

　　（幻燈顯示）核電站示意圖，如圖5所示。

　　（教師講解）核燃料裂變釋放出來的能量大部分轉化為熱能，使反應區溫度升高。水或液態的金屬鈉等流體在反應堆內外循環流動，把反應堆內的熱量傳輸出去，用于發電，同時也使反應堆冷卻，保證安全。核反應堆放出的熱使水變成水蒸氣，推動汽輪發電機發電。

　　6.討論、分析核電站的優缺點

　　（教師講解）看待一個事物的出現，總要以辯證的觀點來分析。核能作為新能源，與常規能源相比，也有它的優缺點。

　　（幻燈顯示）優點是核能的能效高，對環境污染少。

　　缺點是核電站產生的“廢物”具有放射性，其放射線對人和生物是有害的，而且有些裂變產物的半衰期可達幾千年，隨著地球上的核電站越來越多，核廢料的處理將是擺在人類面前的一個重要問題。

　　點評  本節課的--從“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”三個維度著手，對教材的三個部分（什么樣的核反應可以釋放核能；裂變的特點；核能的和平利用──核電站）以豐富的多媒體課件、詳實的資料文字和多元的教學手法，對學生展開物理學史、科學方法、辯證唯物主義思想、創新意識及人文精神的教育。完美地展示了人類從揭示核能、研究核能到和平利用核能的發展過程，較好地落實了新課程教學。