資源簡介

(共24張PPT)
第7節 核能
浙教版 九年級上
教材解析
【核心概念】
4.能的轉化與能量守恒
【學習內容與要求】
4.1 能的形式、轉移與轉化
知道核能及其應用，知道放射性的應用與防護。
核能是原子核在轉變過程中所釋放出的能量，核能的釋放有兩種形式：一是重核裂變，如原子彈、核電站等；二是輕核聚變，如氫彈。重核裂變是一個鏈式反應；輕核聚變比重核裂變釋放的能量更強，不易控制。當前應用最多的重核裂變是核電站，核電站中核能的轉化過程為核能轉化為內能，再轉化為機械能，然后轉化為電能。核泄漏后對環境的影響很大，主要以放射線的形式向外輻射。
創設情境
原子彈、氫彈、
核泄漏......
核電站、
核能是怎樣產生的？人類是如何有效地控制和利用核能的？
探究實踐
原子核
原子核在轉變過程中所釋放出的能量，稱為核能。
原子核轉變
核能是從原子核內部釋放出來的，它比物質在化學反應中所釋放出的化學能要大得多。
新原子核
能量
+
1 克鈾核全部轉變為氪核和鋇核時釋放出的核能，超過了2000 噸煤完全燃燒時釋放出的化學能。
原子的結構：
探究實踐
獲得核能的途徑:
（1）核裂變：質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核，并釋放出巨大的能量現象。
探究實踐
一次裂變后產生的中子繼續轟擊其他鈾核，就會導致越來越多的鈾核不斷地發生裂變。
這種連鎖式的鈾核裂變反應稱為鏈式反應。
中子就像“點燃”核燃料的火柴。
探究實踐
1.把石棉網鋪在水平桌面上，在石棉網上如圖擺放火柴。
2.點燃最左邊的火柴，觀察火柴的燃燒情況，一根火柴引燃兩根火柴，兩根火柴會引燃下面四根火...……。如果火柴擺放的足夠多，點燃火柴的數量會逐漸變多，就像一個鏈式反應。
火柴不斷點燃，放出熱量不斷變多，就像核裂變中的鏈式反應。
用點燃的火柴模擬中子。
核裂變的條件：
中子轟擊。
活動
探究實踐
如果原子核裂變的鏈式反應不加以控制，在短時間內形成雪崩式的裂變反應，就會放出巨大能量而產生猛烈的核爆炸。
我國于1964年10月16日成功地爆炸了第一顆 原子彈。
原子彈是根據核裂變的原理制成。屬于不可控制的鏈式反應的結果！
探究實踐
核聚變是使2個質量較小的原子核在超高溫的條件下結合成較大的新核，并釋放能量的過程。
H
21
H
31
+
超高溫
H
42
氘
氚
氦
+
1個中子
+
巨大能量
核聚變需要極高的溫度，所以也叫熱核反應。
核聚變的條件是超高溫。
探究實踐
熱核反應一旦發生，就不再需要外界給它能量，依靠自身產生的熱就使核反應繼續下去。
我國在1967年6月17日又成功地爆炸了第一顆氫彈。
氫彈就是根據核聚變的原理制造的，氫彈的威力比原子彈大得多。
探究實踐
核能巨大，目前如何和平利用核能？
1.控制鏈式反應的速度，緩慢、平穩釋放核能；
2.可控制地進行核反應的裝置稱為核反應堆。
3.核電站發電。
核電站就是利用核反應堆提供的能量，使水變成蒸汽，再利用高溫高壓的蒸汽推動汽輪發電機發電的。
核能
熱能
機械能
電能
能量轉化：
探究實踐
太陽的巨大能量就是內部核聚變產生的。
在太陽的內部，氫原子核在超高溫下發生核聚變，釋放出巨大的核能。
這些能量再從太陽核心向外擴散到太陽表面，然后，大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射出去，其中有一部分到達 地球表面 。
人們雖然能夠控制裂變反應的速度，但還沒有找到實用的控制核聚變反應的方式，所以，直到現在人類還不能和平利用核聚變的能量。
人們能和平利用核聚變的能量嗎？
探究實踐
閱讀教材說一說：
（1）國際熱核聚變實驗堆計劃 （ITER） 的目標是什么？
目標是建造可實現大規模聚變反應的聚變實驗堆，驗證和平利用聚變能的科學和技術可行性，并將在本世紀中葉實現利用聚變能發電，造福人類社會。
（2）核聚變發電相對于核裂變發電有什么優點？
核聚變反應中幾乎不存在放射性污染，無需擔憂失控，不會發生爆炸，是一種真正清潔、成本低廉和安全可靠的新能源，受控核聚變實現之日就是我們真正擺脫能源危機之時 。
探究實踐
你能說說核電站的優缺點嗎？
優點：
1.核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產生大量的電能。
2.核電站不排放煙塵和二氧化碳、二氧化硫等有害氣體，對
環境的污染比火力發電站小得多。
3.長遠看，核能發電成本低于火力發電。
缺點：萬一核泄漏導致放射性污染，核廢料、核廢水可能對環境造成
污染。
為了防止核電站事故的發生，核電站的反應堆都有一系列的防護措施，設置了多道安全屏障。
探究實踐
核能的利用要防止放射性污染。
早在 100 多年前，科學家貝可勒爾（Antoine Henri Becquerel）、 居里夫婦等發現鈾、釷、鐳等元素能夠自發地放出穿透能力很強的射線。
居里夫人（Marie Curie）把元素具有的這種輻射能力叫做放射性。
放射性物質的標志
放射性物質既有天然放射性物質，也有人工放射性物質。
原子核的裂變也會產生一些放射性物質。
探究實踐
放射性物質放出的射線到底是什么呢？
科學家發現各種放射性元素放出的射線中包括 α、β 和 γ 三種射線。
α射線是帶正電的高速運動的氦原子核流。
β射線是帶負電的高速運動的電子流。
γ射線是能量很高的電磁波。
α
β
γ
這三種射線穿透物質的能力也不同。
α射線穿透能力最弱，在空氣中只能前進幾厘米。
β射線穿透能力較強，能穿透幾厘米厚的鋁板。
γ射線穿透能力最強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土。
探究實踐
放射性現象在工業、農業、醫療等領域都有廣泛應用。
①工業上利用放射線來測量物體厚度。
②農業上利用放射線照射種子，使種子發生變異，培育新的優良品種。
③利用放射線還可以殺菌。
④醫療上利用γ 射線治療癌癥。
放射療法
因為人體組織對射線的耐受能力是不同的，細胞分裂越快的組織，它對射線的耐受能力就越弱。
實踐探究
人類一直生活在有放射線的環境中。
我們日常生活中的一些用品含有放射性物質，周圍的一些巖石中也有放射性物質，地球上的每個角落都有不斷的來自宇宙的射線，等等。
由于這些輻射都在安全劑量范圍之內，對我們人體沒有傷害。
過量的輻射對人體和動物的組織都有破壞的作用。
人體受到放射性污染，輕者頭暈、疲乏、脫發、紅斑、白血球減少或增多、血小板減少；而大劑量照射，還會引起白血病及骨、肺、甲狀腺癌變甚至死亡，放射性還能引起基因突變和染色體畸變。
因此，在使用放射性物質時，必須注意安全，也要防止放射性物質對空氣、水、生活用品等的污染。
課堂小結
重核裂變
原子彈
核電站
核能→內能→機械能→電能
核能的利用
輕核聚變
氫彈
太陽熱核反應
遷移應用
1．下列關于核能獲取方式說法正確的是(　　)
A．太陽核心利用核裂變釋放能量
B．核電站利用核聚變獲取能量
C．原子彈利用核裂變釋放能量
D．氫彈利用核裂變釋放能量
C
2．關于核聚變，下列說法正確的是(　　)
A．原子核必須在超高溫下才能發生核聚變
B．任何兩個原子核都可以發生核聚變
C．原子彈爆炸時釋放的巨大能量來自核聚變
D．目前人類已經建成核電站，利用核聚變發電
A
遷移應用
3．下列關于放射線的說法正確的是(　　)
A．放射線無污染、無公害，利用簡單、方便
B．在利用放射線時要注意進行有效防護和防止污染
C．放射線對人畜傷害嚴重，有弊無利
D．α射線和β射線是有利的，γ射線是有害的
B
4.從核能到電能，能量轉化正確的途徑是（ ）
A、核能→機械能→內能→電能
B、核能→內能→機械能→電能
C、核能→內能→電能 D、核能→電能
B
板書設計
第7節 核能
核能
射線：α射線、β射線、γ射線
定義:原子核在轉變過程中所釋放的能量
途徑
重核裂變：原子彈、核電站
輕核聚變：氫彈、太陽內部的熱核反應
謝謝
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第7節 核能
【核心概念】
4.能的轉化與能量守恒
【學習內容與要求】
4.1 能的形式、轉移與轉化
知道核能及其應用，知道放射性的應用與防護。
【教學目標】
1.科學觀念:.說出核能的概念及其應用；.知道原子核的裂變和聚變是獲得核能的兩種方式；說出放射性的應用與防護。
2.科學思維:體會核能發電的過程。
3.探究實踐:通過查閱核反應堆、原子彈、氫彈發明的史料,知道和平利用核能的方式；描述通過查閱有關放射性發現的史料,知道放射性物質的安全使用。
4.態度責任:通過核能的利用,體會核能的發展前景和重要價值。
【教學思路】核能是原子核在轉變過程中所釋放出的能量,核能的釋放有兩種形式:一是重核裂變,如原子彈、核電站等;二是輕核聚變,如氫彈。重核裂變是一個鏈式反應;輕核聚變比重核裂變釋放的能量更強,不易控制。當前應用最多的重核裂變是核電站,核電站中核能的轉化過程為核能轉化為內能,再轉化為機械能,然后轉化為電能。核泄漏后對環境的影響很大,主要以放射線的形式向外輻射。
【教學過程】
教學環節 教學活動 設計意圖
創設情境，明確問題 原子彈、氫彈、核電站、核泄漏...... 視頻播放： 核能是怎樣產生的？人類是如何有效地控制和利用核能的？ 激發學生求知欲。
核能 [情景展示] [問題探究] 結合圖片內容,你能獲得哪些知識 [思考交流] [歸納提升] 原子核在轉變過程中釋放出巨大的能量,稱為核能。
獲得核能的途徑 [情景展示] [問題探究] 結合圖片內容,你知道獲得核能的途徑有哪些嗎 [思考交流] [歸納提升] 獲得核能主要有核裂變和核聚變兩條途徑,所謂核裂變就是質量較大的原子核(比如鈾238)在中子轟擊下分裂成兩個新原子核并釋放出巨大能量的現象。而核聚變則正好相反,是由質量較小的原子核(比如氘、氚)結合成質量較大的新原子核,同時釋放出能量的現象,太陽內部的能量就是核聚變產生的。 [繼續探究] 你知道人類對核能的利用嗎 [思考交流] [歸納提升] 人類能夠按需要控制鏈式反應的速度,使原子核的裂變反應持續而緩慢地進行, 核能有控制地平穩釋放, 這樣的核能就可以為人類和平建設服務?？煽刂频剡M行核反應的裝置稱為核反應堆。核電站就是利用核反應堆提供的能量,使水變成蒸汽,再利用高溫高壓的蒸汽推動汽輪發電機發電的。原子核裂變的鏈式反應不加以控制,在短時間內形成雪崩式的裂變反應,就會放出巨大能量而產生猛烈的核爆炸,原子彈就是運用這個原理制造的。人類目前沒有找到實用的控制核聚變反應的方式,所以,直到現在人類還不能和平利用核聚變的能量。氫彈就是根據聚變的原理制造的,它的威力比原子彈大得多。 要理清裂變和聚變的區別,以及核電站的發電過程和能量轉化
放射線 [情景展示] 　　[問題探究] 如圖所示是放射性物質的標志,你知道有關放射線的知識嗎 [思考交流] [歸納提升] X射線是最常見也是最為人所知的放射線,具有強大的穿透力。宇宙中還有很多放射線,如α、β、γ射線等。放射性現象在工、農業生產,醫療等領域都有廣泛應用,伽馬刀就是利用γ射線的穿透性來治療疾病的。
課堂小結
板書
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第7節 核能
考試這樣考
題型一　獲得核能的途徑
角度1：對核能的認識
1.下列關于核能的說法正確的是（　　）
A.核能是電子繞原子核運動時的動能 B.核能是原子核的內能
C.核能是原子核發生分裂或結合釋放的能量 D.核能的釋放是化學變化
角度2：核能的獲得途徑
2.如圖所示是現代人們獲取核能的兩種途徑一-裂變和聚變。關于它們的應用。下列說法正
確的是( )
A.甲圖是核裂變，乙圖是核聚變 B.氫彈就是根據圖甲原理制成的
C.原子彈就是根據圖乙原理制成的 D.太陽內部的熱核反應是核聚變和核裂變兩種
題型二 核能的和平利用
角度1：核反應堆
3.“華龍一號”核電站是我國自主研發，它的核心設備是核反應堆。下列說法正確的是（ ）
A.核廢料對環境沒有污染 B.目前是通過裂變反應來釋放核能
C.核電站利用化學燃料 D.反應堆中的鏈式反應是不可控的
角度2：核電站發電過程中的能量轉化
4.如圖所示,下列關于核能以及核電站的說法錯誤的是 (　　)
A.核電站是利用核能來發電的 B.核反應堆中發生的是鏈式反應
C.核廢料會對環境造成污染 D.能量轉化:核能→機械能→內能→電能
題型三　放射線
角度1：對放射線的認識
5.關于天然放射線性質的說法正確的是（　　）
A.γ射線就是中子流 B.α射線有較強的穿透性
C.β射線是高速電子流 D.電離本領最強的是γ射線
角度2：放射線的利用
6.下列可利用放射線完成的是 (　　)
A.對機械設備進行探傷 B.使種子變異,培育優良品種
C.胸透檢查 D.上述三種都是
題型四 學科綜合
7.如圖甲所示是便攜式薄膜太陽能發電書包,這樣的書包給人們帶來了全新的體驗,太陽能
來源于太陽內部發生的核　　　　(填“聚變”或“裂變”);如圖乙所示,該書包左側肩
帶設計有大小吸盤,由于　　　　的作用,可以在此處放心安
放手機。該書包帶有兩個USB接口,利用該書包給手機充電時,
書包相當于　　　　(填“電源”或“充電器”)。
能力提升訓練
1.2014年5月7日，南京某公司在探傷作業中意外丟失黃豆大
小的放射源銥 192，三天后被追回。銥 192 發出的物質能
穿透三十多毫米厚的鋼板，這一性質可用于金屬內部探傷。
結合圖可推知，銥 192 最有可能發出的是( )
A.可見光 B.α 射線
C.β 射線 D.γ 射線
2.據新華社報道,2017年7月5日中國“人造太陽”——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置東
方超環(EAST)實現了穩定的101.2 s穩態長脈沖高約束等離子體運行(如圖甲所示),創造
了世界新紀錄。
（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。東方超環就是通過強
大電流所產生的強大　　　　,約束的等離
子體。
（2）如圖乙所示是東方超環的熱核反應示意圖,屬于　　　(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　　　　　　　　。
3.核電站的核心是核反應堆,它以鈾為核燃料,核反應堆中放出的核能轉化為高溫蒸汽的內
能,再通過蒸汽輪機和發電機把高溫蒸汽的內能轉化為電能。如圖所示是核電站的原理示
意圖,第一回路中水被泵壓入核反應堆,在那里被加熱,然后進入熱交換器,把熱量傳給第
二回路中的水,又被泵壓回到反應堆里。在熱交換器內,第二回路中的水被加熱成高溫高
壓蒸汽,然后被送入汽輪機以驅動汽輪機,做功后溫度
和壓強都降低,進入冷凝器,最后又由泵把它壓回熱交
換器,高速旋轉的汽輪機帶動發電機發電。
（1）從核反應堆到發電機,能量的轉化過程是:核燃料
的　　　能→水的　　　能→汽輪機的　　　能
→　　　　能。
（2）在第一回路的核反應堆的外圍,有一層厚厚的水泥
防護層,其主要作用是 　 。
（3）冷凝器中發生的物態變化是　　　　,該過程要　　　　熱。
（4）在第二回路中,用水做循環液體,原因是水的　　　　　較大。
參考答案
考試這樣考
1.C 2.A 3.B 4.D 5.C 6.D 7.11.聚變　大氣壓　電源
能力提升訓練
1.D
2.(1)磁場　(2)核聚變　(3)內能和光能
3.(1)核　內　機械　電　(2)防止核輻射 (3)液化　放　(4)比熱容
8.如圖B3-7-5所示是核電站發電和供電的流程圖。關于流程圖中各裝置的能量轉化,下列說法正確的是 (　　)
圖B3-7-5
A.核反應堆將核能轉化為電能 B.汽輪機將機械能轉化為內能
C.發電機將機械能轉化為電能 D.各種用電器將其他形式的能轉化為電能
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