資源簡介

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第十一章 物理學與能源技術
4、核能
我們已經知道物體是由分子組成，分子又是由原子組成。以水分子為例：
由水分子組成
H2O分子
由一個氧原子和兩個氫原子組成
那么，原子又是由什么組成的呢？
新課導入
3.知道核聚變及其應用前景。
2.知道核裂變及其應用。
1.知道什么是核能。
學習目標
1.原子核內部結構
1911年，盧瑟福根據α粒子散射實驗現象提出原子核式結構模型。
原子核（正）
核外電子（負）
質子（正）
中子（不帶電）
質子
中子
原子核
電子
新知講解
原子核、核能
一
思考：許多帶正電的質子擁擠在一個小小的原子核中，它們之間必定會產生很大的相互排斥力。那么，為什么原子核里的質子和中子還能緊緊地結合在一起呢
原子核內的各個粒子質子和中子是通過一種叫作“核力”的作用力使它們能緊緊地結合在一起。
中子
質子
大部分元素的原子核是牢固而穩定的，而有些原子核會按照一定的規律發出射線變成新的原子核，這就是放射性。
2.元素的放射性
3.核能
質量較大的原子核發生分裂或者質量較小的原子核相互結合時，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能，也就是人們常說的原子能。
裂變
聚變
1.裂變： 重原子核分裂成較輕的原子核，叫裂變。
鈾核裂變
人類有效地獲得大量核能，是用中子轟擊鈾核使鈾核裂變開始的。當一一個中子轟擊一個鈾核引起鈾核裂變并釋放能量的同時，還釋放出2~3個中子。
核裂變及其利用
二
同學們玩過多米諾骨牌嗎？推倒第一張牌后會發生什么？
2.鏈式反應：如果釋放出的中子再引起其他鈾核裂變，就可使反應不斷地進行下去，這種反應叫作鏈式反應。
核裂變的鏈式反應
加以控制：___________
不加控制：___________
建成核電站
原子彈
在1945年，利用不加控制的核裂變制造的毀滅性武器— —原子彈爆炸了。
核反應堆是一種能夠控制鏈式反應的裝置。利用核反應堆工作時釋放的能量使水汽化，推動蒸汽輪機帶動發電機發電，這就是核電站。
核電站示意圖
(1)核電站的優點：
①核電站消耗的燃料很少，可以大大減少燃料的運輸量。
②核電站沒有煤燃燒放出的大量硫化物、碳氧化物、煙塵等，不會對大氣造成污染。
(2)核電站的缺點：
①核電廠的反應器內有大量的放射性物質，如果在事故中釋放到外界環境，會對生態及民眾造成傷害。
②核電站發電時，能量轉化的環節多，核能發電廠熱效率較低，排放更多廢熱到環境中，故核能電廠的熱污染較嚴重。
③核能電廠投資成本太大。
交流討論：2011年3月11日，日本以東海域發生了里氏9.0級地震。強震引發劇烈的海嘯，對日本沿海地區造成了災難性的沖擊。其中，位于福島縣沿海的福島第一核電站反應堆遭到破壞，這一突發事件使附近區域居民甚至周邊鄰國陷入一片恐慌之中。大家的擔心是什么？這樣的事故能夠避免嗎？請了解相關事件背景，與同學討論核能安全利用的條件。
這是因為用于核反應的燃料，是具有強烈放射性的物質，放射性物質的泄露，能夠發出射線，導致產生放射性污染。如果沒有足夠的保護措施，這些射線會對人體健康造成嚴重傷害。
核輻射的防護措施：
對于輻射強度超過國家標準的放射性物質，一定要防止其擴散，人體切莫隨便靠近。
距離防護：遠距離操作，任何輻射源不能直接用手操作。
屏蔽防護：根據輻射源的類型、射線能量、活度設置屏蔽體。
1.聚變：輕原子核結合成較重的原子核，也會釋放出核能，這種核反應叫作聚變。
氘核與氚核在超高溫下結合形成氦核和一個中子，能釋放大量核能。這一過程就是聚變，因此聚變也常稱為熱核反應。
氫核聚變
核聚變
三
可能有的同學會產生疑惑：使反應物獲得極高的溫度，要消耗不少能量，一旦發生聚變，獲得的核能能彌補之前的付出嗎？不會有“入不敷出”的現象發生吧？
事實上，聚變釋放的核能遠大于我們“點火”所需的能量。太陽的能量，就來自核聚變——這把“火”自從46億年前“點燃”后，至今未熄。
太陽內部發生的聚變反應，每秒鐘把7 ×108 t的氫變為氦。
氫彈――根據核聚變的原理制成。威力比原子彈還大。
可控聚變尚未實現，海水中蘊藏著豐富的氘核，科學家預言，通過可控聚變來利用核能，將有望徹底解決人類能源問題。
我國的核能發展
1964年10月16日15時，中國第一顆原子彈爆炸成功。
1967年 6月17日，中國第一顆氫彈爆炸成功。
截止2016年12月10日，已建成并在運的核電機組有36臺，裝機容量約3350萬千瓦；在建核電機組21臺，共計裝機容量2343.5萬千瓦。
秦山核電站
嶺奧核電站
大亞灣核電站
1.組成原子核的粒子是（ ）
A.帶正電的質子和帶負電的電子
B.帶正電的質子和不帶電的中子
C.帶正帶的質子、帶負電的電子和不帶電的中子
D.帶負電的電子和不帶電的中子
2.關于核能，下列說法中正確的是（ ）
A.核能很小，無法利用 B.核能巨大，但現在無法利用
C.核動力航母利用的是核能 D.核能是可再生的
B
C
當堂檢測
3.關于裂變反應，下列說法中錯誤的是（ ）
A.所有原子核都能發生裂變反應釋放能量
B.裂變反應是重原子核吸收中子后發生的
C.原子彈是利用鏈式反應釋放的能量
D.核電站是利用可控鏈式反應釋放的能量
A
4.以下屬于核聚變反應的是（ ）
A.氫彈爆炸
B.原子彈爆炸
C.太陽內部發生的核反應
D.連續發生的劇烈化學反應
AC
1.核能
2.核裂變
鏈式反應
不可控核裂變——原子彈
可控核裂變——核電站
3.核聚變
不可控核聚變——氫彈
課堂小結

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