資源簡介

(共40張PPT)
第六章 能源與社會
華師大版九年級下冊
第3節 核能的開發和放射性防護
教學目標
科學觀念：了解放射性和放射性元素；了解裂變和聚變；了解核電
站的核心是核反應堆及其原理；了解放射性的應用與防護；
科學思維：通過核能的和平利用，了解核電站使用的核裂變技術；
形成分析、解決實際問題的能力及查閱資料獲取信息的能力；
探究實踐：利用圖示來區分裂變與聚變；并利用網絡優勢，讓學生
獲取豐富的相關信息，引導學生自主合作討論，扼守知識面；
態度責任：開啟開發利用核能的美好前景的想象，激發學習與探究
的熱情；增強愛國情感，同時認識到科學技術是不斷進步的。
新知導入
1945年8月6日和8月9日，美國將兩顆外號為“小男孩”和“胖子”的原子彈，分別投到日本廣島和長崎，原子彈爆炸時釋放的巨大能量使這兩座城市在瞬間化為廢墟。
小男孩
胖子
新知講解
一、原子的結構
1、原子：
原子在化學反應中是最小的微粒，無法再變化。
2、原子結構：
原子是由原子核和核外電子構成。
3、原子核的結構：
原子核由中子和質子構成。
其中，質子帶正電，中子不帶電，
電子帶負電。
新知講解
二、放射性和放射性元素
1、放射性：
某些物質的原子核能發生衰變，能自發地放出放射線，物質的這種特性叫放射性
放射性標志
用于盛放放射性物質的黑桶
新知講解
2、放射性元素：
能自發地放出穿透力很強的射線的元素，稱為放射性元素。
3、常見的放射性元素：
鈾（U）、釙（Po）、鐳（Ra）等，其中鐳的放射性最強。
新知講解
4、射線：
放射性元素在衰變或裂變時會放出能量很高的粒子流，這些粒子流稱為射線。
α射線：帶正電的高能氦核流；
β射線：帶負電的高能電子流；
γ射線：電中性的高能電磁波。
注：
射線是一種不可見的光，只能直線傳播。
新知講解
5、射線都具有很強的穿透力：
射線都能貫穿物體，其中貫穿物體本領最強的是γ射線，其次為
β射線，最弱的是α射線。
新知講解
6、原子核裂變會放出中子流和原子核碎片流：
原子核在裂變時會放出速度很大的中子流和原子核碎片流。
在日本福島核電站事故中經常提到的131I（碘—131），就是原子核碎片。
新知講解
三、核能和核能的釋放
1、核能：
原子核在轉變過程中所釋放的能，叫做原子核能，簡稱為核能。
（1）原子核在分裂或結合時都會釋放核能。
如，放射性元素鐳的原子核分裂時放出放射線，并釋放出能。這種能就是核能，它使含鐳元素的鹽發熱。因此鐳鹽樣品的溫度始終比周圍溫度高。
（2） 核能釋放出來的能量比化學反應釋放的化學能更巨大。
比如，我們若能把1g氮核全部轉變成氧核時，所釋放出來的核能，就相當于燃燒4t煤所釋放的化學能。
新知講解
2、釋放核能的途徑：
核能釋放的途徑主要有兩條：重核的裂變、輕核的聚變。
注：
①重核是指質量較大的原子核，如鐳（225）和鈾（235）的原子核等，輕核是指質量較小的原子核，如氘（2）和氚（3）的原子核。
②重核里的質子和中子很多,中子和質子越靠外層,能量越高,從而導致重核內部質子和中子很不穩定,如果受到外部干擾,就會發生裂變。
新知講解
（1）重核的裂變：
①重核的裂變：
由質量較大的原子核，分裂成質量中等的原子核，并釋放巨大能量的一種核反應形式。
實驗室中，一般用中子去轟擊鈾核，使之發生核裂變，獲得核能。
新知講解
②重核裂變的特點：
＊發生鏈式反應：
每次鈾核裂變還會放射出2～3個中子來。如果其中2個中子又擊中另外2個鈾核，它們分裂后又會放出4～6個中子來。這樣，由中子引起的裂變鈾核由2變4，4變8 ……越來越多，釋放出的能量也就越來越大，這種鏈鎖式的鈾核裂變反應稱為鏈式反應。
＊釋放巨大能量：
如果原子核裂變的鏈式反應不加限制，形成雪崩式的裂變反應，在短時間內放出巨大的能量，就會發生猛烈的爆炸。
新知講解
（2）重核的裂變的應用：
①應用1：制造原子彈（核武器）
如果原子核裂變的鏈式反應不加限制，形成雪崩式的裂變反應，在短時間內放出巨大的能量，就會發生猛烈的爆炸。
②應用2：核電站（核電）
對中子的數量及能量加以控制，使原子核的裂變反應連續而緩慢地進行，核能有控制地平穩釋放，這樣核能就可以得到和平利用，其中核電站就是利用重核裂變的最重要的方式。
我國第一顆原子彈
我國的秦山核電站
視頻：
原子彈工作原理：
（點擊圖片播放）
社會科技
我國的原子彈和氫彈
1960年中國科學院建立了原子能研究所，黨中央調集了我國錢三強、朱光亞、陳能寬、程開甲、王淦昌、鄧稼先、周光召與王承書等一大批優秀科學家進行研究。
1964年10月16日，我國第一顆原子彈試驗爆炸成功。
第一顆原子彈試爆成功后，我國科學家與工程技術人員又馬不停蹄地繼續進行氫彈的研制工作。
1967年6月17日，我國又成功試爆了第一顆氫彈。從第一顆原子彈到第一顆氫彈，兩次爆炸僅隔兩年零8個月時間。而美國用了7年，蘇聯用了4年，英國用了5年，法國則用了8年。氫彈爆炸的成功，說明我國核技術水平已經位居世界前列。
1996年7月29日，我國政府鄭重宣布，從1996年7月30日起中國開始暫停核試驗。同時向世界各國，特別是有核武器國家呼吁實現無核武器的世界，確保各國共享和平、安全、穩定與繁榮。
新知講解
（3）輕核的聚變：
由質量較小的原子核，結合成質量稍大的原子核，并釋放巨大能量的一種核反應形式。
例如一個氘核（含1個質子與1個中子）和一個氚核（含1個質子與2個中子）都是帶正電的，相互靠近時要相互排斥。但把它們加熱到很高溫度，可以使它們聚合為氦核，這種聚變現象只能在高溫高壓條件下發生，所以就稱為熱核反應。
＊輕核聚變釋放的能量更巨大；
＊目前，輕核聚變主要應用于制造氫彈。
氫彈是一種比原子彈爆炸力更強的核武器。
新知講解
（4）太陽利用輕核聚變而發光發熱：
自然界中的太陽及許多恒星內部正進行著規模巨大的熱核反應，正是熱核反應為太陽提供了巨大的能量，讓我們地球上的人類享用著聚變反應所釋放的能量。
新知講解
四、核電站
1、核電站：
核電站的核心： 核反應堆。
核反應堆的主要材料：核燃料、慢化劑和冷卻劑。
主要的核燃料：低濃度鈾或天然鈾作為核燃料。
廣東臺山核電站
討論交流
讀圖，說一說，核電站工作時是怎樣防止核反應堆時的放射性泄漏的？
①核反應堆有安全殼保護著；
②核反應產生的熱并不是直接導出來的；
③利用兩個水循環（回路）將熱量導出來發電；……
新知講解
2、核電站工作時能量轉化：
通過核反應把核能轉化為熱能，得到高溫水蒸氣；水蒸氣推動氣輪機轉動，把熱能又轉化為機械能；汽輪機再帶動發電機發電，使機械能轉化為電能，從而得到電能。
核能 → 熱能 → 機械能 → 電能
新知講解
3、核電站的安全防護：
核裂變反應時產生的能量由循環流動的水流導出。為了保證核反應堆的放射性不會被水流帶出，核反應堆中安裝了兩個循環水回路。
第一回路是不銹鋼管組成的管道，管道通過反應堆的中心。管道里充滿水，依靠泵的動力使水在管道里循環流動，把核反應放出的能量帶出。
第二個回路通過熱交換器，獲取第一個回路的能量，使第二回路中的水轉化成蒸汽，推動汽輪機運
轉，把內能轉化成機械能。汽輪
機帶動發電機，把機械能轉化成
電能。通過汽輪機后的蒸汽則進
入冷凝器，液化成水，以便循環
使用。
視頻：
核電站
（點擊圖片播放）
閱讀：
核電站的優越性
小資料：
秦山核電站
小資料：
日本福島核電站事故及核電站的安全性
新知講解
五、放射性的應用與防護
1、放射性的應用：
（1）工業上應用：利用放射線的穿透物體的本領，來檢測控制鋼板或紙張的厚度，也可以檢查金屬內部的砂眼及裂縫。
（2）農業上應用：通過放射線照射種子，使種子發生變異，培育出優良品種，使農業增產。
（3）醫療衛生上應用：利用射線可以檢查和治療惡性
腫瘤。這是因為放射線有很高的能量，可以使生
物細胞內的水分子、DNA分子分解，使癌細胞不
再分裂、繁殖，從而起到抑制、消除腫瘤病灶的
作用。
新知講解
2、放射性的防護：
長期過量的放射線照射對人體是有害的。
（1）在需要利用放射線的地方，如醫院、實驗室，必須用鉛玻璃、鉛板等把放射性物質與人體隔開。
（2）嚴格管理放射源，不允許非專業人員接觸放射源。
（3）防止放射性物質泄漏，以避免污染環境。
（4）避免與燃煤、大理石、夜光珠等直接接觸；盡量少食用經煤炭直接烘烤的食物，注意室內通風排氣。
隨堂練習
1、關于放射性，下列說法正確的是（　　） 。
A．放射性物質在外界的影響下發出穿透能力很強的射線
B．α射線是電中性的高速運動的氦原子核流
C．β射線是帶負電的高速運動的電子流
D．放射性物質產生的輻射對人體組織都有破壞作用
隨堂練習
2、我們認為原子彈和核電站的根本區別是(　　）
A．原子彈利用核裂變，核電站利用核聚變
B．原子彈利用核聚變，核電站利用核裂變
C．原子彈對聚變的熱核反應不加控制，核電站控制聚變的熱核反應速度
D．原子彈對裂變的鏈式反應不加控制，核電站控制裂變的鏈式反應速度
D
隨堂練習
3、2021年12月3日，中國南方首個核能供熱項目在浙江海鹽正式投運。下列相關說法錯誤的是（　　）
A．核電站產生的核廢料對環境沒有污染
B．核反應堆將核能轉化為內能
C．核反應堆中鏈式反應是可以控制的
D．核電站利用核裂變釋放的核能
A
隨堂練習
4、 2020年12月，我國自主研制的核聚變關鍵裝置“中國環流器二號M裝置”實現首次放電，標志著我國核聚變發展取得重大突破。下列關于核聚變的說法，正確的是（　　）
A．原子核必須在超高溫下才能發生聚變
B．任何兩個原子核都可以發生聚變
C．原子彈爆炸時釋放的巨大能量來自核聚變
D．目前核電站是利用核聚變釋放的核能發電的
A
隨堂練習
5、我國自主三代核電“華龍一號”5號機組首次達到臨界狀態，標志著機組正式進入帶功率運行狀態，向建成投產邁出了重要一步。下列關于核電站說法正確的是（　　）
A．核電站發生的能量轉化是：化學能→內能→機械能→電能
B．核反應堆是核電站的“心臟”，里面發生的是核聚變
C．核電站反應堆中發生的鏈式反應是可以控制的
D．核電站反應堆產生的核廢料對環境沒有污染
C
隨堂練習
6、下列關于放射現象、原子核和核能的說法中，正確的是（　　）
A．通過對放射現象的研究，可確認“原子核由質子和電子組成”
B．放射性有著廣泛的應用，但是強劑量或長時間的輻射對人體有害
C．目前的核電站是利用核聚變釋放的核能來發電的
D．核聚變的原料“鈾”在地球上的儲量非常有限
B
隨堂練習
7、中國“人造太陽”——全超導托卡馬克（EAST）東方超環，在全球首次實現了上百秒的穩態高約束運行模式，不僅創造了新的世界紀錄，還為人類開發利用核聚變清潔能源奠定了重要的技術基礎。
（1）在上億度的高溫狀態下，物質呈現等
離子態，它們可以被磁場約束。東方超環就
是利用通過強大電流所產生的強大　 　，
把等離子體約束。
（2）如圖乙是東方超環的熱核反應示意圖，屬于　 　（選填“核聚變”或“核裂變”）。
（3）東方超環的反應原理與太陽類似，能量轉化是原子核能轉化為　 　。
磁場
核聚變
熱能和光能
課堂總結
1、放射性元素自發放出的三種射線分別是：α射線、β射線和 γ射線。其中射線是帶正電的高能氦核流；射線是帶負電的高能電子流；射線是電中性的高能電磁波。
2、射線具有高能量，能貫穿物體。穿透力由強到弱是γ射線、β射線、α射線。
3、原子核在轉變過程中所釋放的能，叫做核能。
4、釋放核能的途徑有重核裂變和輕核聚變。
5、利用重核裂變可制成原子彈，利用輕核聚變可制成氫彈。目前，核電站所采用的都是可控的重核裂變技術。
6、核電站的核心是核反應堆。
7、核電站中能量的轉化：核能→熱能→機械能→電能
板書設計
6.3 核能的開發和放射性防護
1、放射性→放射性元素→射線
2、獲取核能的途徑：重核裂變（原子彈、核電站）、輕核聚變（氫彈、太陽內部）
3、核電站：
核心：核反應堆
核燃料：低濃度鈾或天然鈾
能量轉化：核能→熱能→機械能→電能
α射線：帶正電的高能氦核流，貫穿能力最弱
β射線：帶負電的高能電子流
γ射線：電中性的高能電磁波 ，貫穿能力最強
作業布置
1、復習本課時主要內容；
2、完成學案中的“課后練習”；
3、完成作業本中相應練習；
4、預習下一課時主要內容。
謝謝
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華師大版九下§6.3核能的開發和放射性防護學案
姓名
[學習目標]
1、了解放射性和放射性元素；
2、了解裂變和聚變；
3、了解核電站的核心是核反應堆及其原理；
4、了解放射性的應用與防護。
一、知識點梳理：
知識點1、放射性和放射性元素
1、放射性是指能自發地放出 的元素；如鈾、鐳等多種；并把能夠自發地放射 很強射線的元素叫做放射性元素。
2、放射性元素在 或 時會放出 很高的粒子流，如會釋放出帶 的α射線（高能氦核流）、帶 的β射線（高能電子流）和 的γ射線（高能電磁波）。
3、α、β、γ三種射線中貫穿物體本領最強的是 射線，其次為 射線，最弱的是 射線。
4、原子核在 時會放出速度很大的 和原子核碎片流。
知識點2、核能和核能的釋放
1、 在轉變過程中所釋放的能叫做原子核能，簡稱核能。核能是從 釋放出來的，它比化學反應中所釋放出的化學能要大得多，同時也能使周圍溫度升高。
2、核能的釋放有兩條途徑：重核的 和輕核的 ；前者又稱 反應，后者又稱 反應。
3、原子彈是利用 原理制成的，氫彈是利用 原理制成的，目前的核電站是利用 工作的。
4、 進行核反應的裝置稱為核反應堆。核電站就是利用 提供的能量發電的。核電站是目前 利用核能的主要途徑。
5、自然界中的太陽及許多恒星（如 ）內部正進行著規模巨大的 反應，正是熱核反應為太陽提供了巨大的能量，讓我們地球上的人類享用著 所釋放的能量。
知識點3、核電站
1、核電站的核心是 。核反應堆的主要材料是 、慢化劑和冷卻劑。目前世界上的核電站大多數用 或 作為核燃料。
2、核裂變反應時產生的能量由 導出。為了保證核反應堆的放射性不會被水流帶出，核反應堆中安裝了 個循環水回路。
3、核電站工作時的能量轉化：核能→ → →電能
知識點4、放射性的應用與防護
1、在工業上，利用放射線的 的本領，來檢測控制鋼板或紙張的厚度，也可以檢查金屬內部的砂眼及裂縫。在農業上，通過放射線照射種子，使種子發生 ，培育出優良品種，使農業增產。在醫療衛生上，利用射線可以檢查和治療 。這是因為放射線有很高的 ，可以使生物細胞內的水分子、DNA分子分解，使癌細胞不再 、 ，從而起到 、 腫瘤病灶的作用。
2、長期過量的放射線照射對人體是有害的。在需要利用放射線的地方，如醫院、實驗室，必須用鉛玻璃、鉛板等把放射性物質與人體隔開。嚴格管理放射源，不允許非專業人員接觸放射源。防止放射性物質泄漏，以避免污染環境。
3、除了核電、醫用核設施外， 、 、夜光珠等也都具有放射性，因此除避免與它們直接接觸外，應盡量少食用 的食物，注意室內 。
二、例題講解
例題1、我們認為原子彈和核電站的根本區別是(　　）
A．原子彈利用核裂變，核電站利用核聚變
B．原子彈利用核聚變，核電站利用核裂變
C．原子彈對聚變的熱核反應不加控制，核電站控制聚變的熱核反應速度
D．原子彈對裂變的鏈式反應不加控制，核電站控制裂變的鏈式反應速度
例題2、如圖是核電站工作流程圖，關于流程中各裝置的能量轉化，正確的是（　　）
A．核反應堆：核能轉化為電能 B．蒸汽輪機：內能轉化為機械能
C．發電機：電能轉化為機械能 D．電驅動：機械能轉化為電能
例題3、2021年12月20日，全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站——山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功。關于核能的應用，下列說法中正確的是（　　）
A．原子彈是根據核聚變的原理制成的
B．現有核電站核變原理與氫彈核變原理相同
C．核能有核輻射危險，我們應該完全杜絕核能發電
D．核電站發電的能量轉化過程是：核能→內能→機械能→電能
例題4、2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環流器二號M裝置，在成都建成并實現首次放電，這意味著我國在可控核聚變技術領域走向了世界前列。下列說法不正確的是（　　）
A． 新一代“人造太陽”的原理與氫彈的原理相同
B．目前核電站是利用核裂變反應發電的
C．任何原子內部都有原子核，所以利用任何物質都能獲得核能
D．超高溫是核聚變反應需要滿足的條件之一
例題5、核電站的核反應堆是通過重核裂變釋放核能的裝置，如圖是核電站的原理圖。核反應堆中發生重核裂變，釋放出核能傳遞給水，產生高溫、高壓水蒸氣，推動蒸汽輪機帶動發電機發電。請回答下列問題。
（1）核反應堆是通過可控　 　反應釋放核能的設備。
（2）核電清潔、經濟，但一旦發生核泄漏，會對環境造成巨大的污染。核污染的主要原因是核燃料或核廢料具有　 　。
（3）根據上圖，請在方框內完成核電站發電過程中能量轉化的流程圖：
（4）仔細觀察核電站的原理圖。在發電過程中，水發生的物態變化有汽化和　 　。核電站在運行過程中要產生巨大熱量，常用水來冷卻，這是因為水具有　 ，所以核電站一般建在海邊。
三、隨堂練習：
1、下列關于核能說法正確的是（　　）
A．核反應堆中發生的鏈式反應是不可控制的
B．核電站產生的核廢料仍具有放射性，一般深埋在人煙稀少的地方
C．核反應堆可將核能直接轉化成電能
D．我國已建成可控核聚變反應堆
2、下列關于放射線的說法中不正確的是（　　）
A．大量放射線會對人畜造成很大傷害
B．放射線有百害無一益
C．利用放射線時，必須注意有效防護和防止環境污染
D．放射線有很高的能量
3、關于核能的應用，下列說法中不正確的是（　　）
A．人類利用核能的途徑是核裂變和核聚變
B．太陽發光發熱和氫彈爆炸都是輕核聚變釋放能量造成的
C．原子彈是在可控的鏈式反應下進行的核裂變
D．a、B、γ三種放射線中，γ射線可以治療癌癥
4、人類對核能的開發和利用不斷取得新的進展，根據目前的科研水平，你認為下列說法正確的是（　　）
A．原子彈是利用核裂變，核電站是利用核聚變
B．氫彈是利用核聚變，太陽內部發生的是熱核反應
C．原子彈對聚變的鏈式反應速度不加控制
D．核能是一種可再生資源，但它的污染較嚴重
5、隨著“一帶一路”進入世界各國，核電和高鐵已經成為中國響亮的名片。下列相關說法正確的是（　　）
A．核電站利用核裂變將核能轉化為電能
B．核廢料不具有放射性，不需要處理
C．鐵軌鋪在枕木上，通過減小壓力來減小壓強
D．乘坐高鐵，乘客要在安全線外候車，因為氣流流速大的地方壓強大，易發生安全事故
6、為緩解電力緊張的狀況，我省正在加大核電站的建設．下列說法正確的是（　　）
A．核電站將核能最終轉化為電能 B．核反應堆中發生的是不可控制的核裂變
C．核能發電使用的燃料是天然氣 D．核電站利用的核能屬于可再生能源
7、關于能源的開發和利用，下列說法錯誤的是（　　）
A．煤是可再生能源，以煤為主要燃料的火力發電容易造成環境污染
B．核能是不可再生能源，開發和利用核能是人類獲取能源的一個新途徑
C．太陽能是取之不盡的能源，可直接利用且不會污染環境，開發前景廣闊
D．人類的生存離不開能源，社會的進步和美好生活是以消耗大量能源為代價的，我們要珍惜能源
8、圖甲和圖乙是釋放核能的兩種方式，請回答下列問題：
（1）圖　 　是核電站的工作原理。
（2）圖乙是　 　（選填“聚變”或“裂變”）的示意圖，目前還不能人為控制。
四、課后練習：
1、太陽能是地球能量的主要來源，太陽能的實質是（　　）
A．原子核聚變產生的核能 B．原子核裂變產生的核能
C．原子核鏈式反應產生的核能 D．化學反應產生的化學能
2、我國第一座核電站﹣浙江秦山核電站，獲得核能的途徑，正確的是（　　）
A．重核的裂變 B．輕核的聚變 C．重核的聚變 D．輕核的裂變
3、美國國家點火裝置(NIF) 利用激光束會聚在含有氫同位素氘和氚的膠囊上，激光輸入的能量是1.9千焦，得到輸出能量1350千焦。這個實驗結果被譽為人造小太陽，那么膠囊中發生的變化是（　　）
A．化學反應 B．鏈式反應 C．核聚變 D．核裂變
4、關于核電站，小科總結了以下四種說法，其中正確的是（　　）
A．核電站是利用氫核的聚變產生的能量來發電的
B．核電站的核心是利用核反應堆控制核能平穩地釋放
C．核電站的反應堆中放出的核能可以直接轉化為電能
D．核電站產生的廢料可以直接排放到大海中
5、如圖表示用中子轟擊鈾-235原子核產生氪核和鋇核模型。下列敘述正確的是（　　）
A．該模型表示的是核聚變 B．該反應產生的中子可繼續轟擊其他鈾核形成鏈式反應
C．該反應不會產生放射性物質 D．目前還不能用該反應獲得能量的方式來發電
（第6題圖） （第7題圖）
6、2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環流器二號M裝(HL-2M)在成都建成并實現首次放電，標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國新型核反應堆的自主，設計與建造打下堅實基礎。該反應堆發生的核反應屬于（　　）
A．核聚變 B．核裂變
C．有的是核聚變，有的是核裂變 D．既不是核裂變，也不是核聚變
7、如圖是核能發電原理圖，下列說法正確的是（　　）
A．核能是可再生能源，核電站是利用重核裂變來釋放核能
B．能量轉換：核能→機械能→熱能→電能
C．原子彈對裂變的鏈式反應不加控制，核電站控制裂變的鏈式反應速率
D．核電站使用的核燃料是石油或天然氣
8、下列關于能量的說法正確的是（　　）
A．小孩從滑梯上滑下，機械能不變
B．太陽的巨大能量是內部核聚變產生的
C．核電站中的能量轉化順序是：核能→化學能→內能→機械能→電能
D．一個物體已做過的功越多，說明這個物體具有的能越多
9、關于放射性，下列說法正確的是（　　） 。
A．放射性物質在外界的影響下發出穿透能力很強的射線
B．α射線是電中性的高速運動的氦原子核流
C．β射線是帶負電的高速運動的電子流
D．放射性物質產生的輻射對人體組織都有破壞作用
10、核電站利用核能發電，它的核心設備是核反應堆。下列說法正確的是（　　）
A．核電站是將化學能轉化為內能 B．核反應堆中的鏈式反應是可控的
C．核反應堆就是原子彈爆炸 D．太陽內部是核裂變釋放核能的
11、下列說法正確的是（　　）
A．目前人類已經大規模應用核聚變的方式發電
B．能量既不會消滅，也不會創生，但可以轉化或轉移
C．a射線是帶負電的高速運動的氦原子核流
D．地球上90%能量來自太陽內部氫原子核的裂變
12、關于核能的獲得，下列說法中正確的是（　　）
A．核反應堆是利用原子核裂變時在極短的時間內放出大量核能的裝置
B．當原子核內部發生變化時，能釋放巨大的能量，核裂變和核聚變是獲得核能的兩條途徑
C．核裂變時發生熱核反應，核聚變時發生鏈式反應
D．氫彈是利用原子核發生可控制的核裂變時能釋放巨大核能的武器
13、如圖所示為2019年1月駛抵月球背面的嫦娥四號任務月球車“玉兔二號”，至今已完成第44月晝工作，進入第44月夜休眠，工作期間向地球傳回大量珍貴的月面信息。
（1）“玉兔二號”通過 　 　（填“電磁波”或“聲波”）向地面傳遞信息；
（2）為了度過漫長而寒冷的月夜，月球車裝有同位素溫差發電器為月球車提供電能，同位素溫差發電器原理與核電站相同，通過 　 　（填“輕核聚變”或“重核裂變”）釋放核能發電。
（第13題圖） （第14題圖）
14、如圖是中國自主設計的“人造太陽”實驗裝置——東方超環，它在1億度超高溫度下運行了近10秒。
（1）其反應原理與太陽類似，通過核 　 　，釋放巨大的核能，從而獲得高溫。
（2）“人造太陽”加熱功率超過1×1012瓦，若利用“人造太陽”發電，發電效率為60%，則每小時發電量達　 　。
15、用你學過的關鍵詞填空。
（1）核電站是利用核能進行發電的，目前核電站的核反應堆中發生的是人工可以控制的　 　（選填“核聚變”或“核裂變”）。
（2）單缸汽油機工作的四個沖程中，將內能轉化為機械能的是　 　沖程。
（3）火箭的燃料是液氫，這是由于氫氣燃燒時的　 　較大。
（4）植物光合作用將太陽能轉化成化學能，這些化學能無法重新變成太陽能，這說明能量的轉化和轉移是有　 　的。
16、閱讀以下材料，回答問題：
人類生存最重要的能源--太陽能能源是人類生存與發展的基礎之一.20世紀以來，全球的人口增長和經濟發展，大大增加了對能源的需求．在各種能源中，化石燃料中的石油、天然氣是當今世界的主要一次能源．據世界能源委員會統計，已探明的石油、天然氣可采儲量，按1992年各國的產量計算，分別只能開采44年和60年；雖然可采儲量還可能會有新的發現，但社會需求也在增長，特別是考慮到第三世界國家的經濟發展，油氣燃料可供開采的時間不會很長．在化石燃料中，盡管煤的蘊藏量最豐富，但燃煤造成的嚴重污染使其不大可能成為世界范圍的主要能源．雖然核聚變反應可提供清潔的能源，在海洋中蘊藏著的42萬億噸核聚變的主要物質氘，但核聚變堆研究的難度很大，估計要到本世紀后期核聚變電站才有可能實現商品化．因此，在展望21世紀能源問題的前景時，可能不得不面對油氣資源面臨枯竭、核聚變發電又未能商品化的一段時間．為保證這一時期內人類有充足的清潔能源供應，利用太陽能來發電是一種必然的選擇．太陽能是最重要的可再生能源，地球上的各種能源無不與之密切相關．事實上，太陽在地球的演化、生物的繁衍和人類的發展中，起了無比重大的作用，也為人類提供了取之不盡的能源．太陽內部不斷進行的高溫核聚變反應釋放著功率為3.8×1026兆瓦的巨大輻射能量，其中只有二十億分之一到達地球大氣高層；經過大氣層時，約30%被反射，23%被吸收，僅有不到一半的能量功率8×1016兆瓦到達地球表面．盡管如此，只要能夠利用其萬分之幾，便可滿足今日人類的全部需要．
（1）太陽能是　 　能源（選填“可再生”或“不可再生”）；
（2）物質氘是發生核　 　的重要材料（選填“聚變”或“裂變”）；
（3）到達地球大氣層的太陽能，大概有　 　的能量功率到達地球表面（填百分比）；
（4）今日人類對能量全部需要　 　能量功率8×1012兆瓦（選填“超過”或“不超過”）。
參考答案：
一、知識點梳理：
知識點1、
1、放射線 鈾 鐳 穿透力 2、 衰變 裂變 正電 負電 電中性
3、γ β α 4、 裂變 中子流
知識點2、
1、原子核 原子核內部 2、 裂變 聚變 鏈式 熱核
3、 重核裂變 輕核聚變 裂變 4、可控制地 核反應堆 和平
5、 太陽 熱核 聚變反應
知識點3、
1、核反應堆 核燃料 低濃度鈾 天然鈾
2、循環流動的水流 兩 3、 內能 機械能
知識點4、
1、穿透物體 變異 惡性腫瘤 能量 分裂、繁殖 抑制 消除
2、過量 放射性物質 放射源
3、 燃煤 大理石 經煤炭直接烘烤 通風排氣
二、例題講解：
例題1、D
解析：原子彈和核電站都是利用原子的裂變，但是前者利用的是不加控制的，后者利用的是可控制的，故D正確，而A、B、C錯誤。
例題2、B
解析：在核電站中，核反應堆將核能轉化為內能，蒸汽輪機將內能轉化為機械能，發電機將機械能轉化為電能，而電驅動將電能轉化為機械能，故B正確，而A、C、D錯誤。
例題3、D
解析：A.原子彈是根據核裂變的原理制成的，故A錯誤；B.氫彈的工作原理為核聚變，則核電站核變原理與氫彈核變原理不同，故B錯誤；C.核能有核輻射危險，因此我們在利用核能的同時要注意防護安全，故C錯誤；D.核電站發電的能量轉化過程是：核能→內能→機械能→電能，故D正確。
例題4、C
解析：A. 新一代“人造太陽”的原理與氫彈的原理相同，都是核聚變，故A正確不合題意；B.目前核電站是利用可控核裂變反應發電的，故B正確不合題意；C.任何原子內部都有原子核，但是在當前的技術條件下，并不是任何原子能都能被釋放出來利用，故C錯誤符合題意；D.超高溫是核聚變反應需要滿足的條件之一，故D正確不合題意。
例題5、（1）核裂變（2）放射性（3）內能 （4）液化；較大的比熱容
解析：（1）核反應堆是通過可控核裂變反應釋放核能的設備。（2）核電清潔、經濟，但一旦發生核泄漏，會對環境造成巨大的污染。核污染的主要原因是核燃料或核廢料具有放射性。（3）核燃料發生核裂變，釋放出核能；然后水加熱，將核能轉化為內能，生成高溫高壓的水蒸氣；水蒸氣推動汽輪機轉動，將內能轉化為機械能；汽輪機帶動發電機轉動，將機械能轉化為電能，則方框內為內能。（4）水吸熱，由液態變成氣態發生汽化現象；水蒸氣推動汽輪機轉動后，內能減小，溫度降低，從氣態變成液態發生液化現象。核電站在運行過程中要產生巨大熱量，常用水來冷卻，這是因為水具有較大的比熱容 ，所以核電站一般建在海邊。
三、隨堂練習：
1、B 2、B 3、C 4、B 5、A 6、A 7、A 8、（1）甲（2）聚變
四、課后練習：
1、A 2、A 3、C 4、B 5、B 6、A 7、C 8、B 9、C
10、B 11、B 12、B 13、（1）電磁波（2）重核裂變 14、（1）聚變（2）2.16×1015J
15、（1）核裂變 （2）做功 （3）熱值 （4）方向性
16、（1）可再生 （2）聚變 （3）47% （4）不超過
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華師大版九下科學§6.3核能的開發和放射性防護教學設計
課題 6.3核能的開發和放射性防護 單元 六 學科 科學 年級 九下
教材分析 本節內容選自華師大版九下科學第六章第3節。教材借助已有的化學知識，采用通俗描述的方法給出放射性及核能等概念，介紹核能的兩條獲得途徑：裂變和聚變；以及核能的利用，讓學生知道什么是鏈式反應、熱核反應、核反應堆及原子彈和氫彈的基本原理；然后介紹核能的應用與防護；并對核廢料、核泄漏等問題產生深入的思考。 本節內容擬用1課時完成。
學習目標 科學觀念： 了解放射性和放射性元素；了解裂變和聚變；了解核電站的核心是核反應堆及其原理；了解放射性的應用與防護；科學思維：通過核能的和平利用，了解核電站使用的核裂變技術；形成分析、解決實際問題的能力及查閱資料獲取信息的能力；探究實踐：利用圖示來區分裂變與聚變；并利用網絡優勢，讓學生獲取豐富的相關信息，引導學生自主合作討論，拓寬知識面；態度責任：開啟開發利用核能的美好前景的想象，激發學習與探究的熱情；增強愛國情感，同時認識到科學技術是不斷進步的。
重點 獲取的兩條途徑、核電站的工作原理
難點 核電站運行的原理
教學環節 教師活動 設計意圖
導入新課 1945年8月6日和8月9日，美國將兩顆外號為“小男孩”和“胖子”的原子彈，分別投到日本廣島和長崎，原子彈爆炸時釋放的巨大能量使這兩座城市在瞬間化為廢墟。 導入新課
講授新課 一、原子的結構 1、原子： 原子在化學反應中是最小的微粒，無法再變化。2、原子結構： 原子是由原子核和核外電子構成。 3、原子核的結構： 原子核由中子和質子構成。 其中，質子帶正電，中子不帶電，電子帶負電。 二、放射性和放射性元素1、放射性： 某些物質的原子核能發生衰變，能自發地放出放射線，物質的這種特性叫放射性。 2、放射性元素： 能自發地放出穿透力很強的射線的元素，稱為放射性元素。 3、常見的放射性元素： 鈾（U）、釙（Po）、鐳（Ra）等，其中鐳的放射性最強。 4、射線： 放射性元素在衰變或裂變時會放出能量很高的粒子流，這些粒子流稱為射線。 α射線：帶正電的高能氦核流； β射線：帶負電的高能電子流； γ射線：電中性的高能電磁波。 注： 射線是一種不可見的光，只能直線傳播。 5、射線都具有很強的穿透力： 射線都能貫穿物體，其中貫穿物體本領最強的是γ射線，其次為β射線，最弱的是α射線。 6、原子核裂變會放出中子流和原子核碎片流： 原子核在裂變時會放出速度很大的中子流和原子核碎片流。 在日本福島核電站事故中經常提到的131I（碘—131），就是原子核碎片。 三、核能和核能的釋放 1、核能： 原子核在轉變過程中所釋放的能，叫做原子核能，簡稱為核能。 （1）原子核在分裂或結合時都會釋放核能。 如，放射性元素鐳的原子核分裂時放出放射線，并釋放出能。這種能就是核能，它使含鐳元素的鹽發熱。因此鐳鹽樣品的溫度始終比周圍溫度高。 （2） 核能釋放出來的能量比化學反應釋放的化學能更巨大。 比如，我們若能把1g氮核全部轉變成氧核時，所釋放出來的核能，就相當于燃燒4t煤所釋放的化學能。 2、釋放核能的途徑： 核能釋放的途徑主要有兩條：重核的裂變、輕核的聚變。 注： ①重核是指質量較大的原子核，如鐳（225）和鈾（235）的原子核等，輕核是指質量較小的原子核，如氘（2）和氚（3）的原子核。 ②重核里的質子和中子很多,中子和質子越靠外層,能量越高,從而導致重核內部質子和中子很不穩定,如果受到外部干擾,就會發生裂變。 （1）重核的裂變： ①重核的裂變： 由質量較大的原子核，分裂成質量中等的原子核，并釋放巨大能量的一種核反應形式。 實驗室中，一般用中子去轟擊鈾核，使之發生核裂變，獲得核能。②重核裂變的特點： ＊發生鏈式反應： 每次鈾核裂變還會放射出2～3個中子來。如果其中2個中子又擊中另外2個鈾核，它們分裂后又會放出4～6個中子來。這樣，由中子引起的裂變鈾核由2變4，4變8 ……越來越多，釋放出的能量也就越來越大，這種鏈鎖式的鈾核裂變反應稱為鏈式反應。 ＊釋放巨大能量： 如果原子核裂變的鏈式反應不加限制，形成雪崩式的裂變反應，在短時間內放出巨大的能量，就會發生猛烈的爆炸。 （2）重核的裂變的應用： ①應用1：制造原子彈（核武器） 如果原子核裂變的鏈式反應不加限制，形成雪崩式的裂變反應，在短時間內放出巨大的能量，就會發生猛烈的爆炸。 ②應用2：核電站（核電） 對中子的數量及能量加以控制，使原子核的裂變反應連續而緩慢地進行，核能有控制地平穩釋放，這樣核能就可以得到和平利用，其中核電站就是利用重核裂變的最重要的方式。 視頻：原子彈工作原理科學技術社會：我國的原子彈和氫彈 （3）輕核的聚變： 由質量較小的原子核，結合成質量稍大的原子核，并釋放巨大能量的一種核反應形式。 例如一個氘核（含1個質子與1個中子）和一個氚核（含1個質子與2個中子）都是帶正電的，相互靠近時要相互排斥。但把它們加熱到很高溫度，可以使它們聚合為氦核，這種聚變現象只能在高溫高壓條件下發生，所以就稱為熱核反應。 ＊輕核聚變釋放的能量更巨大； ＊目前，輕核聚變主要應用于制造氫彈。 氫彈是一種比原子彈爆炸力更強的核武器。 （4）太陽利用輕核聚變而發光發熱： 自然界中的太陽及許多恒星內部正進行著規模巨大的熱核反應，正是熱核反應為太陽提供了巨大的能量，讓我們地球上的人類享用著聚變反應所釋放的能量。 四、核電站 1、核電站： 核電站的核心： 核反應堆。 核反應堆的主要材料：核燃料、慢化劑和冷卻劑。 主要的核燃料：低濃度鈾或天然鈾作為核燃料。 討論交流： 讀圖，說一說，核電站工作時是怎樣防止核反應堆時的放射性泄漏的？2、核電站工作時能量轉化： 通過核反應把核能轉化為熱能，得到高溫水蒸氣；水蒸氣推動氣輪機轉動，把熱能又轉化為機械能；汽輪機再帶動發電機發電，使機械能轉化為電能，從而得到電能。 3、核電站的安全防護： 核裂變反應時產生的能量由循環流動的水流導出。為了保證核反應堆的放射性不會被水流帶出，核反應堆中安裝了兩個循環水回路。 第一回路是不銹鋼管組成的管道，管道通過反應堆的中心。管道里充滿水，依靠泵的動力使水在管道里循環流動，把核反應放出的能量帶出。 第二個回路通過熱交換器，獲取第一個回路的能量，使第二回路中的水轉化成蒸汽，推動汽輪機運轉，把內能轉化成機械能。汽輪機帶動發電機，把機械能轉化成 電能。通過汽輪機后的蒸汽則進入冷凝器，液化成水，以便循環使用。 視頻：核電站閱讀：核電站的優越性 小資料：核電站 小資料：秦山日本福島核電站事故及核電站的安全性五、放射性的應用與防護 1、放射性的應用： （1）工業上應用：利用放射線的穿透物體的本領，來檢測控制鋼板或紙張的厚度，也可以檢查金屬內部的砂眼及裂縫。 （2）農業上應用：通過放射線照射種子，使種子發生變異，培育出優良品種，使農業增產。 （3）醫療衛生上應用：利用射線可以檢查和治療惡性腫瘤。這是因為放射線有很高的能量，可以使生 物細胞內的水分子、DNA分子分解，使癌細胞不再分裂、繁殖，從而起到抑制、消除腫瘤病灶的作用。 2、放射性的防護： 長期過量的放射線照射對人體是有害的。 （1）在需要利用放射線的地方，如醫院、實驗室，必須用鉛玻璃、鉛板等把放射性物質與人體隔開。 （2）嚴格管理放射源，不允許非專業人員接觸放射源。 （3）防止放射性物質泄漏，以避免污染環境。（4）避免與燃煤、大理石、夜光珠等直接接觸；盡量少食用經煤炭直接烘烤的食物，注意室內通風排氣。 核能的產生與原子核變化有關，指出化學反應中原子核不變，但原子核一定條件下也是會變化的 射線是不可見光，射線具有高能性，直線傳播也為后續防護作鋪墊；利用圖片來形象說明貫穿力的強弱利用比較、數據等來說明特點分別對兩種途徑獲得核能加以說明，利用圖片說明裂變的特點知識運用我國的核能利用舉例，增強民族自豪感滿足學生的好奇心與提升學習的興趣通過讀圖，討論、歸納出核電站中的防護措施，提升自主學習與獲取信息能力；能量的轉化也是核電站工作的重點內容安全防護是引發學生深入思考的內容，小資料與閱讀既可作為課內使用，也可作為課外閱讀使用從生產、生活與日常中進行防護教育，形成學健康意識。
課堂練習 1、關于放射性，下列說法正確的是（　C　） A．放射性物質在外界的影響下發出穿透能力很強的射線B．α射線是電中性的高速運動的氦原子核流C．β射線是帶負電的高速運動的電子流D．放射性物質產生的輻射對人體組織都有破壞作用2、我們認為原子彈和核電站的根本區別是(　D　） A．原子彈利用核裂變，核電站利用核聚變B．原子彈利用核聚變，核電站利用核裂變C．原子彈對聚變的熱核反應不加控制，核電站控制聚變的熱核反應速度D．原子彈對裂變的鏈式反應不加控制，核電站控制裂變的鏈式反應速度3、2021年12月3日，中國南方首個核能供熱項目在浙江海鹽正式投運。下列相關說法錯誤的是（　A　） A．核電站利用核裂變釋放的核能B．核反應堆將核能轉化為內能C．核反應堆中鏈式反應可以控制D．核電站產生的核廢料對環境沒有污染4、2020年12月，我國自主研制的核聚變關鍵裝置“中國環流器二號M裝置”實現首次放電，標志著我國核聚變發展取得重大突破。下列關于核聚變的說法，正確的是（　A　） A． 原子核必須在超高溫下才能發生聚變B．任何兩個原子核都可以發生聚變C．原子彈爆炸時釋放的巨大能量來自核聚變D．目前核電站是利用核聚變釋放的核能發電的5、近日我國自主三代核電“華龍一號”5號機組首次達到臨界狀態，標志著機組正式進入帶功率運行狀態，向建成投產邁出了重要一步。下列關于核電站說法正確的是（　C　） A．核電站發生的能量轉化是：化學能→內能→機械能→電能B．核反應堆是核電站的“心臟”，里面發生的是核聚變C．核電站反應堆中發生的鏈式反應是可以控制的D．核電站反應堆產生的核廢料對環境沒有污染6、下列關于放射現象、原子核和核能的說法中，正確的是（B　　）A．通過對放射現象的研究，可確認“原子核由質子和電子組成”B．放射性有著廣泛的應用，但是強劑量或長時間的輻射對人體有害C．目前的核電站是利用核聚變釋放的核能來發電的D．核聚變的原料“鈾”在地球上的儲量非常有限7、中國“人造太陽”——全超導托卡馬克（EAST）東方超環，在全球首次實現了上百秒的穩態高約束運行模式，不僅創造了新的世界紀錄，還為人類開發利用核聚變清潔能源奠定了重要的技術基礎。 （1）在上億度的高溫狀態下，物質呈現等離子態，它們可以被磁場約束。東方超環就是利用通過強大電流所產生的強大　 　，把等離子體約束。 （2）如圖乙是東方超環的熱核反應示意圖，屬于 　 　（選填“核聚變”或“核裂變”）。 （3）東方超環的反應原理與太陽類似，能量轉化是原子核能轉化為 　 　。 [參考：（1）磁場（2）核聚變（3）熱能和光能] 及時訓練，有利于鞏固剛剛學習的新知識。同時還有發現學生理解所學知識中存在的問題，便于及時糾正、修補。
課堂小結 1、放射性元素自發放出的三種射線分別是：α射線、β射線和 γ射線。其中射線是帶正電的高能氦核流；射線是帶負電的高能電子流；射線是電中性的高能電磁波。 2、射線具有高能量，能貫穿物體。穿透力由強到弱是γ射線、β射線、α射線。 3、原子核在轉變過程中所釋放的能，叫做核能。 4、釋放核能的途徑有重核裂變和輕核聚變。 5、利用重核裂變可制成原子彈，利用輕核聚變可制成氫彈。目前，核電站所采用的都是可控的重核裂變技術。 6、核電站的核心是核反應堆。 7、核電站中能量的轉化：核能→熱能→機械能→電能 幫助學生掌握重點，更加容易的學習。
板書
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21世紀教育網（www.21cnjy.com） 21清風明月

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