資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
【大單元整體教學(xué)】物理學(xué)科人教版九年級全一冊
第二十二章 分課時設(shè)計
課題 核能
課型 新授課 √ 復(fù)習(xí)課 試卷講評課 其他課
1.教學(xué)內(nèi)容分析 本節(jié)內(nèi)容是由“核能”、“裂變”和“聚變”三部分構(gòu)成的。核成主要是由原子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時，就能釋放出巨大的能量，所以要了解核能，首先要了解原子的結(jié)構(gòu)，原子非常小，其結(jié)構(gòu)抽象，對于核的由來不易理解，它是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)。重核可以分裂成質(zhì)量較小的核，這是裂變；同樣，質(zhì)量較小的核可以結(jié)合成較重的原子核，這就是聚變。在核反應(yīng)的過程中會釋放出巨大的能量，而且反應(yīng)時間較短，如果不加以控制，則無法被人類的正常使用，只能做成破壞非常強(qiáng)的原子彈和氫彈等。在核反應(yīng)中應(yīng)用的原料及廢料中含有放射性物質(zhì)，對人類會產(chǎn)生危害，所以使用核能時還要注重安全使用。
2.學(xué)習(xí)者分析 本節(jié)課要面對的是九年級學(xué)生，內(nèi)容安排在“能源家族”之后，“太陽能”之前，在知識結(jié)構(gòu)上有承前啟后的作用，本節(jié)內(nèi)容中原于結(jié)構(gòu)這部分內(nèi)容已在第十五章中學(xué)過，可以簡單加以復(fù)習(xí)，“核能”是一個集戰(zhàn)爭、科學(xué)、國際政治、國際經(jīng)濟(jì)、國際關(guān)系、人類環(huán)境甚至人類社會、人們心理于一體的主題，學(xué)習(xí)和探究的價值較高。可以讓學(xué)生自己默讀課本，從課本上找出答案，對核聚變和核裂變的過程做一個了解。讓學(xué)生從各方面認(rèn)識核能，知道核能是一把“雙刃劍”，知道合理利用核能，增強(qiáng)學(xué)生熱愛和平及振興中華的使命感與責(zé)任感。從而達(dá)到教學(xué)目的。
3.學(xué)習(xí)目標(biāo)確定與教學(xué)重難點(diǎn) （1）了解原子、原子核的結(jié)構(gòu)；（2）知道核能的優(yōu)點(diǎn)和可能帶來的問題，了解我國和世界核能利用新進(jìn)展；（3）了解核裂變、核聚變。本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是了解原子、原子核的結(jié)構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)是知道核能的優(yōu)點(diǎn)和可能帶來的問題。
4.評價量表 《核能》的評價量表任務(wù)列表任務(wù)要求（滿分：15分）學(xué)生自評同學(xué)互評教師評價任務(wù)一：核能了解原子、原子核的結(jié)構(gòu)（5分）任務(wù)二：裂變了解核裂變極應(yīng)用（5分）任務(wù)三：聚變了解核聚變極應(yīng)用（5分）
5.學(xué)習(xí)活動設(shè)計
教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖/學(xué)習(xí)評價
任務(wù)一：引入新課
教師出示原子核式結(jié)構(gòu)的示意圖，講解：分子是由原子構(gòu)成的，原子的中心是原子核，原子核周圍有一定數(shù)目的電子在核外運(yùn)動。 思考、討論回答問題。 讓學(xué)生迅速融入到課堂氛圍中。
任務(wù)二：核能
原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，其電荷量跟電子電荷量相等，中子不帶電。教師可以提問：那么，原子核帶什么性質(zhì)的電？原子呢？質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的1836倍，質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相同。教師繼續(xù)介紹：所以，原子的質(zhì)量主要集中在原子核上。質(zhì)子、中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或結(jié)合是極其困難的。但是，一旦質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂，或是較小的原子核相互結(jié)合，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。 觀看課件，聽老師講解。 讓學(xué)生了解“核能”。【評價標(biāo)準(zhǔn)】了解原子、原子核的結(jié)構(gòu)（5分）
任務(wù)三：裂變
教師給出鈾核裂變的示意圖，講解：1934年至1938年，科學(xué)家曾先后用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生裂變，變成兩個質(zhì)量中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量。1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過2000t煤完全燃燒時釋放的能量。核裂變是較重的原子核裂變?yōu)檩^輕的原子核的一種核反應(yīng)。用中子轟擊鈾核，鈾核才會發(fā)生裂變，放出能量。這就好比用火柴點(diǎn)燃木材，木材才能燃燒。假如外界的中子停止轟擊，裂變也就停止了。那么，怎樣才能使裂變繼續(xù)下去呢？教師出示教材圖22.2-2 用火柴模擬鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，問：我們將火柴搭成右圖所示的結(jié)構(gòu)，想像你在點(diǎn)燃第一根火柴后，會發(fā)生什么情況。最后講解：其實(shí)，火柴所發(fā)生的情況與裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)很像。教師出示教材圖22.2-3 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)示意圖，講解：用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時釋放出核能，同時還會產(chǎn)生幾個新的中子，這些中子又會轟擊其他鈾核……于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能。這種由重核裂變產(chǎn)生的中子使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是反應(yīng)堆。核電站利用反應(yīng)堆產(chǎn)生的內(nèi)能，通過蒸汽輪機(jī)做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。1942 年人類利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。教師注意強(qiáng)調(diào)，核電站利用的是可控的核裂變。出示原子彈爆炸的圖片，并介紹：核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是可以控制的。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以控制，大量原子核就會在一瞬間發(fā)生裂變，釋放出極大的能量。原子彈爆炸時發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是不加控制的。教師注意強(qiáng)調(diào)，核反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的，而原子彈爆炸時發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不加控制的。 觀看課件，思考并聽老師講解。 讓學(xué)生了解核裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、可控和不可控核裂變【評價標(biāo)準(zhǔn)】了解核裂變極應(yīng)用（5分）
任務(wù)四：聚變
教師出示教材圖22.2-5 氘核、氚核在超高溫下聚合成氦核，釋放出核能，并講解：如果將某些質(zhì)量很小的原子核，例如氘核（由一個質(zhì)子和一個中子構(gòu)成）與氚核（由一個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成新的原子核——氦核，也會釋放出巨大的核能。核聚變是較輕的原子核結(jié)合成為較重的原子核的一種核反應(yīng)。有時把聚變也稱為熱核反應(yīng)。氘核、氚核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放出驚人的能量。氫彈利用的就是聚變在瞬間釋放的能量。注意強(qiáng)調(diào)，原子彈利用的是核裂變，氫彈利用的是核聚變。 觀看課件，聽老師講解 讓學(xué)生了解核聚變。讓學(xué)生知道氫彈利用的是核聚變。【評價標(biāo)準(zhǔn)】了解核聚變極應(yīng)用（5分）
6.板書設(shè)計22.2 核能一、核能二、裂變1.核裂變是較重的原子核裂變?yōu)檩^輕的原子核的一種核反應(yīng)。2.這種由重核裂變產(chǎn)生的中子使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。三、聚變核裂變是較輕的原子核結(jié)合成為較重的原子核的一種核反應(yīng)。有時把聚變也稱為熱核反應(yīng)。
7.作業(yè)與拓展學(xué)習(xí)設(shè)計 1．中國援建了巴基斯坦的核電站，核電站的核反應(yīng)堆利用原子核的 （選填“裂變”或“聚變”）釋放核能。5G 網(wǎng)絡(luò)是第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，其5G芯片是由 （選填“半導(dǎo)體”或“超導(dǎo)體”）材料制成的。【答案】 裂變 半導(dǎo)體【詳解】[1]核電站的核反應(yīng)堆利用原子核的裂變釋放核能，與原子彈的原理相同。[2]5G芯片是由半導(dǎo)體材料制成的，硅是常用的半導(dǎo)體材料。2．中國“人造太陽”——大型核實(shí)驗裝置（EAST）的核反應(yīng)原理與太陽類似。如圖所示，超導(dǎo)線圈中的強(qiáng)大 產(chǎn)生強(qiáng)磁場，被強(qiáng)磁場約束在真空室內(nèi)的氘核和氚核發(fā)生核 （選填“裂變”或“聚變”）反應(yīng)，釋放巨大能量，產(chǎn)生上億度高溫。【答案】 電流 聚變【詳解】[1]電可以產(chǎn)生磁，通過強(qiáng)大電流所產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場把等離子體約束。[2]太陽內(nèi)部發(fā)生的是核聚變，東方超環(huán)的反應(yīng)原理與太陽類似，是通過核聚變釋放核能。3．隨著我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代百萬千瓦級核電技術(shù)電站—華龍一號的建設(shè)，我國的核能發(fā)電技術(shù)已居于世界領(lǐng)先地位。核反應(yīng)堆是可控制的鈾核 變；核反應(yīng)堆、原子彈、氫彈等核能的獲得，揭示了 是可分的、是有結(jié)構(gòu)的。【答案】 裂 原子核【詳解】[1]核電站中的核反應(yīng)堆就是通過可控制的鈾核裂變過程中釋放核能帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的。[2]核反應(yīng)堆通過可控裂變，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放能量的；原子彈利用的是原子核裂變，氫彈利用的原子核聚變，可知，原子核是可分的、是有結(jié)構(gòu)的。4．原子核分裂或聚合，可以釋放出巨大的能量，這種能量叫作 。用中子轟擊比較大的原子核，使其變成兩個中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量，這是原子核的 。兩個質(zhì)量很小的原子核，在一定條件下結(jié)合成一個新的原子核，會釋放出更大的核能，這就是原子核的 ，氫彈就是利用這種變化制成的。【答案】 核能 裂變 聚變【詳解】[1]核能是由原子核裂變和聚變過程中所產(chǎn)生的能量。[2]一個質(zhì)量較大的原子核在中子的轟擊下，會變?yōu)閮蓚€中等大小原子核，同時釋放出巨大的能量的過程稱為核裂變；原子核裂變的應(yīng)用有：核電站、原子彈。[3]在超高溫下，兩個質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時釋放出巨大的能量的過程稱為核聚變。5．下列說法正確的是（ ）A．原子核帶負(fù)電B．原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成C．核電站的工作原理是核聚變D．核能是可再生能源【答案】B【詳解】AB．原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核帶正電，故A錯誤，B正確；C．核電站是利用核裂變產(chǎn)生的能量發(fā)電，故C錯誤；D．核能在使用后短時間內(nèi)不能獲得，是不可再生能源，故D錯誤。故選B。6．關(guān)于信息和材料，下列說法正確的是（ ）A．光纖通信是依靠激光在光導(dǎo)纖維內(nèi)壁上多次發(fā)生反射來傳遞信息的B．核反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是核聚變，是可以控制的C．電磁波的頻率越高，傳播速度越快D．量子計算機(jī)中的電子器件都是由超導(dǎo)體制成【答案】A【詳解】A．光纖通信是依靠激光在光導(dǎo)纖維內(nèi)壁上多次發(fā)生反射來傳遞信息的，激光在光導(dǎo)纖維內(nèi)壁發(fā)生全反射，故A正確；B．核反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是核裂變，是可以控制的，核聚變目前很難人為控制，故B錯誤；C．不同頻率的電磁波在同種介質(zhì)中傳播速度相同，故C錯誤；D．量子計算機(jī)中的電子器件都是由半導(dǎo)體制成，故D錯誤。故選A。
8.教學(xué)反思與改進(jìn)從課堂的反映可以看出，部分同學(xué)的知識面還是很寬的，他們對原子彈的了解出乎我的意料，有些同學(xué)甚至可以說出扔在日本的兩顆原子彈的名稱，他們說來津津有味，興趣一下就提高起來，在此基礎(chǔ)上我適時提出，原子彈為何有那么大的威力呢 促使學(xué)生想去了解這樣的問題，再引導(dǎo)他們看書，從原子核的結(jié)杓到原子核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、熱核反應(yīng)，從而搞清獲得核能的途徑、核能的利用及防護(hù)。從本課所產(chǎn)生的效應(yīng)可以看出新課程理念下創(chuàng)設(shè)問題情境的重要性。這為教學(xué)問題創(chuàng)造了良好的教學(xué)氛圍，引起學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，為達(dá)成課程目標(biāo)打下基礎(chǔ)，為教學(xué)活動的順利開展創(chuàng)造條件;為了在課堂教學(xué)中順利地實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)，必須首先要創(chuàng)設(shè)問題情境。
作業(yè)設(shè)計
22.2核能課時作業(yè)（時間：20min）
【基礎(chǔ)訓(xùn)練】
知識點(diǎn)1：核能
1．能源問題成為國際關(guān)注的焦點(diǎn)，為緩和能源危機(jī)，我國大力開發(fā)新能源，如核能發(fā)電，在核反應(yīng)堆中發(fā)生的是核 （選填“聚變”或“裂變”），核能屬于 （選填“一次”或“二次”）能源，核能來源于原子內(nèi)部的原子核，原子核是由 和中子組成的。
【答案】 裂變 一次 質(zhì)子
【詳解】[1]原子核能夠發(fā)生核裂變或核聚變，都可以釋放出大量的能量，核電站是利用核裂變來發(fā)電的。
[2]核能可以從自然界直接獲取，屬于一次能源。
[3]原子是由原子核和電子組成的，原子核又是由質(zhì)子和中子組成的。
知識點(diǎn)2：裂變
2．2023年8月24日，日本不顧國際反對強(qiáng)行進(jìn)行核廢水排海作業(yè)。核能給人類帶來巨大利益的同時，不規(guī)范處理核廢水和廢料也給環(huán)境帶來巨大的污染。核電站是利用鈾235發(fā)生 （選填“裂變”或“聚變”） 反應(yīng)釋放能量的； 利用核能發(fā)電是將核能轉(zhuǎn)化為 。
【答案】 裂變 電能
【詳解】[1]核電站是利用鈾235這種重核發(fā)生裂變反應(yīng)來釋放能量的。在裂變過程中，一個重核分裂成兩個或多個較輕的核，同時釋放出大量的能量。這種能量被用來加熱水，產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)而驅(qū)動渦輪機(jī)發(fā)電。
[2]核電站中的能量轉(zhuǎn)化過程是這樣的：首先，核裂變反應(yīng)釋放出核能；然后，這些核能被用來加熱水，使水變成高溫高壓的蒸汽，這個過程中核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；接著，蒸汽推動渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，渦輪機(jī)再帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，這個過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能。但總的來說，核電站是利用核能發(fā)電，即將核能最終轉(zhuǎn)化為電能。
知識點(diǎn)3：聚變
3．我國多項先進(jìn)技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，2024年5月，中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究員向青少年一代介紹“人造太陽”的工作原理，讓孩子們驚嘆不已。它的反應(yīng)過程如下圖所示，該過程是通過 選填“核裂變”或“核聚變”釋放巨大的核能；核能屬于 選填“可再生”或“不可再生”能源。
【答案】 核聚變 不可再生
【詳解】[1]由題圖可知，氘和氚在特定條件下（如超高溫和高壓）能夠發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核氦和電子，并伴隨著巨大的能量釋放。因此該過程是通過核聚變釋放巨大的核能。
[2]核能消耗的原料是礦產(chǎn)資源，使用后不可能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充，故屬于不可再生能源。
【能力提升】
4．重力儲能是一種極具應(yīng)用前景的儲能方式。它能夠利用新能源產(chǎn)生的富余電能將重力塊提升至高處儲存能量，如圖所示；需要用電時，釋放重力塊牽引鋼絲繩帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。其發(fā)電過程與下列發(fā)電站發(fā)電時能量轉(zhuǎn)化相同的是（ ）
A．廣東大亞灣核電站 B．湖北三峽水力發(fā)電站
C．西藏羊八井地?zé)犭娬?D．青海塔拉灘光伏發(fā)電站
【答案】B
【詳解】A．廣東大亞灣核電站，是利用核裂變產(chǎn)生能量發(fā)電的，故A不符合題意；
B．湖北三峽水力發(fā)電站，是利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故B符合題意；
C．西藏羊八井地?zé)犭娬荆抢脙?nèi)能轉(zhuǎn)化為電能，故C不符合題意；
D．青海塔拉灘光伏發(fā)電站，是利用光能轉(zhuǎn)化為電能，故D不符合題意。
故選B。
5．關(guān)于原子核和核能，下列說法正確的是（ ）
A．原子核是由質(zhì)子和電子組成
B．原子核占據(jù)了原子大部分空間，所以原子的大部分質(zhì)量集中在原子核上
C．核能取之不盡、用之不竭，對環(huán)境沒有污染
D．太陽燃燒和氫彈爆炸都是利用核聚變釋放能量
【答案】D
【詳解】A．原子核是由質(zhì)子和中子組成的，故A錯誤；
B．原子核居于原子的中心，體積很小，但集中了原子的絕大部分質(zhì)量，故B錯誤；
C．核原料是有限的，核廢料具有輻射，若處理不當(dāng)會對環(huán)境產(chǎn)生污染，故C錯誤；
D．太陽發(fā)光發(fā)熱和氫彈爆炸都是輕核聚變釋放能量造成，故D正確。
故選D。
6．原子彈和氫彈爆炸時釋放核能的方式依次是（ ）
A．核裂變 核聚變 B．核聚變 核裂變
C．核裂變 核裂變 D．核聚變 核聚變
【答案】A
【詳解】原子彈是核裂變且不加控制，在極短的時間內(nèi)釋放出巨大的能量的武器；氫彈爆炸是利用核聚變反應(yīng)釋放出大量的核能。故A符合題意，BCD不符合題意。
故選A。
7．如圖所示，2023年8月，“中國環(huán)流三號”成功實(shí)現(xiàn)了100萬安培等離子體電流下的高約束運(yùn)行模式，“中國環(huán)流三號”是我國目前設(shè)計參數(shù)最高、規(guī)模最大的核聚變大科學(xué)裝置，也被稱為中國的新一代“人造太陽”。下列說法正確的是（　　）
A．原子核不帶電
B．核聚變產(chǎn)生的核能是不可再生能源
C．原子核由電子和質(zhì)子構(gòu)成
D．“人造太陽”運(yùn)行時，同原子彈爆炸時所發(fā)生的核反應(yīng)相同，只是前者更加平穩(wěn)可控
【答案】B
【詳解】A．原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，故A錯誤；
B．核能屬于不可再生能源，故B正確；
C．原子由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，故C錯誤；
D．核能分為裂變和聚變兩種，原子彈爆炸時所發(fā)生的核反應(yīng)是核裂變，而中國新一代“人造太陽”的原理是核聚變，故D錯誤。
故選B。
8．下列關(guān)于原子核及核能說法正確的是（ ）
A．原子核是由質(zhì)子和電子構(gòu)成
B．我國實(shí)驗室研發(fā)的“人造太陽”是利用核裂變原理工作
C．核電站利用的是核聚變原理工作
D．氫原子核的尺度比氫原子小
【答案】D
【詳解】A．根據(jù)原子結(jié)構(gòu)可知，原子是由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，故A錯誤；
BC．核裂變和核聚變都可以釋放巨大的能量，我國實(shí)驗室研發(fā)的“人造太陽”是利用核聚變原理工作，核電站利用的是可控的核裂變原理工作，故BC錯誤；
D．氫原子由氫原子核和核外電子構(gòu)成，所以，氫原子核的尺度比氫原子小，故D正確。
故選D。
9．大亞灣核電站是中國大陸第一座大型商用核電站，也是中國大陸首座使用國外技術(shù)和資金建設(shè)的核電站。下列關(guān)于核能說法正確的是（ ）
A．核能可直接轉(zhuǎn)化為電能
B．核反應(yīng)堆是可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置
C．原子由質(zhì)子和中子組成
D．核能是清潔能源，所以核廢料可以隨意埋放
【答案】B
【詳解】AB．核電站的核心是核反應(yīng)堆，它以鈾為核燃料，核反應(yīng)堆中發(fā)生的核裂變反應(yīng)是可以控制的；核能會先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后內(nèi)能對外做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯誤，B正確；
C．根據(jù)原子的結(jié)構(gòu)可知，原子是由位于原子中心的原子核和核外電子組成的，原子核由質(zhì)子和中子組成，故C錯誤；
D．核能不產(chǎn)生污染物，是清潔能源，但能發(fā)射放射線，可能導(dǎo)致核輻射，所以核廢料必須慎重處理、不能任意排放，故D錯誤。
故選B。
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第二十二章第二節(jié)
核能
人教版九年級全一冊
教學(xué)目標(biāo)
1.了解原子、原子核的結(jié)構(gòu)；
2.知道核能的優(yōu)點(diǎn)和可能帶來的問題，了解我國和世界核能利用新進(jìn)展。
3.了解核裂變、核聚變。
新知導(dǎo)入
1964年10月16日15時，我國第一顆原子彈爆炸成功。你知道原子彈為什么會突然放出那么大的能量的呢
1967年6月17日上午8時20分，我國西部地區(qū)新疆羅布泊上空，我國第一顆氫彈爆炸試驗獲得完全的成功，氫彈和原子彈的原理相同嗎
任務(wù)一：核能
新知講解
1.原子結(jié)構(gòu)
原子由原子核和核外電子組成。原子核有質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電荷，核外電子帶負(fù)電荷，二者電荷量相等，中子不帶電。
質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的1836倍，中子和質(zhì)子的質(zhì)量幾乎相同。
新知講解
（1）以水分子為例：
H
氫原子由原子核和一個核外電子組成。原子核有一個質(zhì)子，質(zhì)子帶正電荷，核外電子帶負(fù)電荷。二者電荷量相同。
O
氧原子由原子核和八個核外電子組成。原子核有八個質(zhì)子和八個中子，由于中子不帶電，所以正負(fù)電荷量仍然相同。
由水分子組成
H2O分子
由一個氧原子和兩個氫原子組成
新知講解
（2）質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。要使它們分裂或結(jié)合都是極其困難的。
但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可以釋放出驚人的能量，這就是我們說的核能，又稱原子能。
新知講解
質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂
質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合
獲得核能有兩種途徑：裂變和聚變。
新知講解
例1：下列說法正確的是（ ）
A．原子核帶負(fù)電
B．原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成
C．核電站的工作原理是核聚變
D．核能是可再生能源
【答案】B
【詳解】AB．原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核帶正電，故A錯誤，B正確；
C．核電站是利用核裂變產(chǎn)生的能量發(fā)電，故C錯誤；
D．核能在使用后短時間內(nèi)不能獲得，是不可再生能源，故D錯誤。
故選B。
新知講解
任務(wù)二：裂變
鈾核的裂變
1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生了裂變。
1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過2000 t煤完全燃燒時釋放的能量。
新知講解
思考與討論
用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。
外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變繼續(xù)下去呢？
我們將火柴搭成右圖所示的結(jié)構(gòu)，想像你在點(diǎn)燃第一根火柴后，會發(fā)生什么情況。
其實(shí)，火柴所發(fā)生的情況與裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)很像。
新知講解
鏈?zhǔn)椒磻?yīng)示意圖
用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時釋放出核能，同時還會產(chǎn)生幾個新的中子，這些中子又會轟擊其他鈾核，于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
中子
鈾核
新知講解
核電站中的反應(yīng)堆
核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是反應(yīng)堆。核電站利用反應(yīng)堆產(chǎn)生的內(nèi)能，通過蒸汽輪機(jī)做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。1942 年人類利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。
新知講解
原子彈爆炸
核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是可以控制的。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以控制，大量原子核就會在一瞬間發(fā)生裂變，釋放出極大的能量。原子彈爆炸時發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是不加控制的。
新知講解
原子彈爆炸
在人類實(shí)現(xiàn)可控核裂變大約三年后，即在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。
新知講解
例2：中國援建了巴基斯坦的核電站，核電站的核反應(yīng)堆利用原子核的 （選填“裂變”或“聚變”）釋放核能。5G 網(wǎng)絡(luò)是第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，其5G芯片是由 （選填“半導(dǎo)體”或“超導(dǎo)體”）材料制成的。
【答案】 裂變 半導(dǎo)體
【詳解】[1]核電站的核反應(yīng)堆利用原子核的裂變釋放核能，與原子彈的原理相同。
[2]5G芯片是由半導(dǎo)體材料制成的，硅是常用的半導(dǎo)體材料。
新知講解
任務(wù)三：聚變
核聚變：將質(zhì)量較小的原子核，在超高溫和超高壓的條件下，聚合成一個較重的原子核，同時釋放出核能的過程就是核聚變，也稱為熱核反應(yīng)。
氘核與氚核在超高溫下結(jié)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。
新知講解
氘核、氚核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放出驚人的能量。氫彈利用的就是聚變在瞬間釋放的能量。
利用核聚變原理制造的氫彈爆炸時產(chǎn)生的巨大的蘑菇云
新知講解
如何實(shí)現(xiàn)可控聚變，如何利用可控聚變釋放的核能，科學(xué)家正在積極地探索著。海水中蘊(yùn)藏著豐富的、可以實(shí)現(xiàn)聚變的氘核。科學(xué)家預(yù)言，通過可控聚變來利用核能，有望徹底解決人類能源問題。
海水中蘊(yùn)藏著豐富的、可以實(shí)現(xiàn)聚變的氘核
新知講解
核裂變和核聚變的區(qū)別
比較 裂變 聚變
定義
條件
釋放核能的大小
是否可控
應(yīng)用
較大原子核分裂為較小原子核的過程
質(zhì)量小的原子核結(jié)合成較大原子核的過程
中子轟擊較大原子核
超高溫
巨大
更加巨大
裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可控
聚變目前不可控
原子彈、核電站
氫彈、太陽內(nèi)部爆炸
新知講解
核電站和核廢料處理
1.核能的優(yōu)點(diǎn)：
(1)核能十分巨大，能極大地補(bǔ)充人類能源的不足。
(2)能夠解決能源不平衡分布的問題。
2.存在的問題：
(1)核能存在核污染，產(chǎn)生核輻射，會對地球生物造成傷害。
(2)核反應(yīng)堆中會產(chǎn)生核廢料，治理廢料過程中，代價較高。
2011年3月，日本近海發(fā)生大地震，日本福島第一核電站發(fā)生爆炸，造成核泄漏。
新知講解
像化石能源這樣可以直接從自然界獲取的能源稱為一次能源。
風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮芤约昂四艿染鶎儆谝淮文茉础?br/>風(fēng)能
太陽能
地?zé)崮?br/>核能
新知講解
由一次能源經(jīng)過加工得到的能源稱為二次能源。如電能等。
為什么很多地方要使用電能，而不直接使用一次能源呢？
電能方便輸送和轉(zhuǎn)化。
水力發(fā)電
風(fēng)力發(fā)電
火力發(fā)電
新知講解
例3：中國“人造太陽”——大型核實(shí)驗裝置（EAST）的核反應(yīng)原理與太陽類似。如圖所示，超導(dǎo)線圈中的強(qiáng)大 產(chǎn)生強(qiáng)磁場，被強(qiáng)磁場約束在真空室內(nèi)的氘核和氚核發(fā)生核 （選填“裂變”或“聚變”）反應(yīng)，釋放巨大能量，產(chǎn)生上億度高溫。
【答案】 電流 聚變
【詳解】[1]電可以產(chǎn)生磁，通過強(qiáng)大電流所產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場把等離子體約束。
[2]太陽內(nèi)部發(fā)生的是核聚變，東方超環(huán)的反應(yīng)原理與太陽類似，是通過核聚變釋放核能。
課堂練習(xí)
1、隨著我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代百萬千瓦級核電技術(shù)電站—華龍一號的建設(shè)，我國的核能發(fā)電技術(shù)已居于世界領(lǐng)先地位。核反應(yīng)堆是可控制的鈾核 變；核反應(yīng)堆、原子彈、氫彈等核能的獲得，揭示了 是可分的、是有結(jié)構(gòu)的。
【答案】 裂 原子核
【詳解】[1]核電站中的核反應(yīng)堆就是通過可控制的鈾核裂變過程中釋放核能帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的。
[2]核反應(yīng)堆通過可控裂變，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放能量的；原子彈利用的是原子核裂變，氫彈利用的原子核聚變，可知，原子核是可分的、是有結(jié)構(gòu)的。
課堂練習(xí)
2、原子核分裂或聚合，可以釋放出巨大的能量，這種能量叫作 。用中子轟擊比較大的原子核，使其變成兩個中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量，這是原子核的 。兩個質(zhì)量很小的原子核，在一定條件下結(jié)合成一個新的原子核，會釋放出更大的核能，這就是原子核的 ，氫彈就是利用這種變化制成的。
【答案】 核能 裂變 聚變
【詳解】[1]核能是由原子核裂變和聚變過程中所產(chǎn)生的能量。
[2]一個質(zhì)量較大的原子核在中子的轟擊下，會變?yōu)閮蓚€中等大小原子核，同時釋放出巨大的能量的過程稱為核裂變；原子核裂變的應(yīng)用有：核電站、原子彈。
[3]在超高溫下，兩個質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時釋放出巨大的能量的過程稱為核聚變。
課堂練習(xí)
3、關(guān)于信息和材料，下列說法正確的是（ ）
A．光纖通信是依靠激光在光導(dǎo)纖維內(nèi)壁上多次發(fā)生反射來傳遞信息的
B．核反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是核聚變，是可以控制的
C．電磁波的頻率越高，傳播速度越快
D．量子計算機(jī)中的電子器件都是由超導(dǎo)體制成
【答案】A
【詳解】A．光纖通信是依靠激光在光導(dǎo)纖維內(nèi)壁上多次發(fā)生反射來傳遞信息的，激光在光導(dǎo)纖維內(nèi)壁發(fā)生全反射，故A正確；
B．核反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是核裂變，是可以控制的，核聚變目前很難人為控制，故B錯誤；
C．不同頻率的電磁波在同種介質(zhì)中傳播速度相同，故C錯誤；
D．量子計算機(jī)中的電子器件都是由半導(dǎo)體制成，故D錯誤。
故選A。
板書設(shè)計
22.2 核能
一、核能
二、裂變
1.核裂變是較重的原子核裂變?yōu)檩^輕的原子核的一種核反應(yīng)。
2.這種由重核裂變產(chǎn)生的中子使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
三、聚變
核裂變是較輕的原子核結(jié)合成為較重的原子核的一種核反應(yīng)。有時把聚變也稱為熱核反應(yīng)。
謝 謝 觀 看！
謝謝
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