資源簡介

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人教版
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物理
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九年級（下）
第22章
能源與可持續發展
第2節
核能
1.了解原子、原子核的結構。
2.知道核能的優點和可能帶來的問題，了解我國和世界核能利用的新進程。
3.了解核裂變、核聚變。
學習目標
我國第一顆原子彈爆炸時的情景
我國第一顆氫彈爆炸時的情景
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嗎？氫彈和原子彈的原理相同嗎？
導入新知
原子核（帶正電）
核外電子
（帶負電）
質子（帶正電）
中子（不帶電）
新知一
核能
原子
原子的結構
電子
質子和中子
合作探究
質子和中子依靠強大的核力緊密地結合在一起，要使它們分裂或結合都是極其困難的。
分裂
結合
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。
核裂變
核聚變
釋放核能的方式
下列關于原子和原子核的說法中正確的是（
）
A．原子核位于原子的中央，帶負電荷
B．原子核外的電子帶負電，并固定在某一位置
C．原子核帶正電，電子帶負電
D．原子核內有帶正電的質子和帶負電的中子
典例1
C
正
高速運動
不帶電
1938年，科學家用中子轟擊質量比較大的鈾235原子核，使其發生了裂變。
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。
新知二
裂變
裂變
用中子轟擊鈾核
外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變繼續下去呢？
裂變
發生條件
那么，地球上的能源是否是無盡的呢？
將火柴搭成左下圖所示結構，點燃第一根火柴后，會發生什么？
用中子轟擊鈾235原子核，鈾核在分裂時，會釋放出核能，同時還會產生幾個新的中子，這些中子會繼續轟擊其他鈾核。于是就導致一系列鈾核持續裂變，并釋放出大量核能，這就是裂變中的鏈式反應。
鏈式反應
（1）核電站利用核能發電
核反應堆實景
核反應堆
1942年，人類利用核反應堆第一次實現了可控制的鈾核裂變。
核電站的核心設備是核反應堆。核反應堆是原子核發生鏈式反應的場所。
裂變的應用
核能
內能
內能
機械能
電能
核
裂變
熱交換器
發
電機
（1）核電站利用核能發電
秦山核電站
大亞灣核電站
田灣核電站
嶺奧核電站
是我國自主設計、制造的
具有世界先進水平的核電技術
“華龍一號”核電站
核能發電的利與弊
鏈式反應如果不加以控制，大量原子核就在一瞬間發生裂變，釋放出極大的能量。原子彈就是根據這個原理制成的。
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。
（2）原子彈
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
解析：只有重核分裂成質量較小的核，釋放出核能，A選項說法錯誤，符合題意；B、C、D說法都是正確的，不符合題意。
A
典例2
將質量較小的原子核結合起來，也會釋放出巨大的核能，這一過程就是聚變。也稱為熱核反應。
新知三
聚變
超高溫
發生條件
聚變
氫彈爆炸產生的蘑菇云
氫彈
氘核和氚核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放驚人的能量。氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量。
聚變的應用
現階段科學家還沒有找到持續可供使用的控制核聚變的方法。海水中蘊藏著豐富的氘核，通過可控聚變來利用核能，有望徹底解決人類能源問題！
裂變
聚變
定義
條件
釋放核能大小
是否可以控制
應用
較大原子核分裂為較小原子核的過程
用一定速度的中子轟擊較大原子核
質量很小的原子核結合成較大原子核的過程
超高溫
巨大
更加巨大
可以控制鏈式反應速度
目前不能人為控制
核電站、原子彈
氫彈
裂變與聚變的比較
核能的特點
核能的優點
（1）補充人類能源的不足，節約常規能源；
（2）解決能源分布不均衡的問題；
（3）不會造成空氣污染。
核能的缺點
（1）核能屬于一次能源，會越用越少；
（2）核能存在核污染，一旦發生核泄漏，會對地球生物造成嚴重的危害；
（3）治理核廢料代價較高。
下列說法不正確的是（
）
A.
原子彈是根據鏈式反應的原理制成的?????????????
??????????????????
B.
氫彈爆炸是不可控制的熱核反應?????????????
C.
核反應堆中的鏈式反應是不可控制的
D.
氫彈是利用核聚變原理制造的
解析：核反應堆中發生的是可控制的鏈式反應。
C
典例3
核能
裂變
聚變
特點
應用
特點
應用
鏈式反應可以控制
核電站、原子彈
鏈式反應不可以控制
氫彈
原子的結構
歸納新知
1．關于原子、原子核和核能，下列表述正確的是(
)
A．原子由質子和電子組成
B．原子核由質子和中子組成
C．核能清潔無污染，利用核能有利無害
D．核能是我國當前利用的最主要能源
B
課堂練習
2．下列關于核能的說法正確的是(
)
A．核能和煤、石油一樣都是常見能源，而不是新能源
B．核能和太陽能、風能、水能一樣都是清潔無污染的能源
C．原子核發生裂變和聚變都會釋放巨大的能量，這就是核能
D．氫彈的爆炸就是核裂變發生鏈式反應的結果
C
3．獲取核能有兩條途徑：重核的裂變和輕核的聚變。如圖所示，甲圖屬于核_____變；乙圖屬于核______變。
裂
聚
4．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．能量轉換：核能→機械能→內能→電能
D
5．關于核反應，下列說法正確的是(
)
A．只有裂變才能釋放出核能
B．氫彈爆炸是利用裂變釋放出的核能
C．核反應堆中發生的鏈式反應是不可以控制的
D．原子彈爆炸時發生的鏈式反應是不加控制的
D
6．下列關于核能的說法正確的是(
)
A．物質是由原子構成的，原子中有原子核，所以利用任何物質都能得到核能
B．到目前為止，人類獲得核能只有兩種途徑，即原子核的裂變和聚變
C．原子彈和氫彈都是利用原子核的裂變制造的
D．只有在人為條件下才會發生熱核反應
B
7．如圖所示是一種核反應的過程圖，這種核反應的原理可用于制造(
)
A．原子彈　　　　　　　B．氫彈
C．導彈
D．普通炮彈
B
8．下列關于核能開發的說法中，你認為正確的是(
)
A．開發核能會帶來可怕的核泄漏，產生放射性污染，所以人類應停止開發核能
B．核能是一種穩定、高效、清潔的可再生能源，是其他新能源不可能替代的
C．核電站開發核能是利用可控核裂變過程中釋放的核能
D．核反應堆是一種能夠控制的鏈式反應裝置，地震等自然災害不會對它造成影響
C
9．核電池是一種通過換能器將核能最終轉化成______能的裝置，具有體積小、重量輕、壽命長等特點。請列舉一個將來有可能利用核電池供電的產品：___________。
10．(珠海香洲區一模)“中國環流器二號M”被稱為“人造太陽”，它主要是讓含有質子和_______的氫原子核在超高溫下發生
_______(選填“裂變”或“聚變”)，從而獲得巨大核能的研究裝置。這與
_______(選填“原子彈”或“氫彈”)獲得能量方式相同。
電
電動車
中子
聚變
氫彈
11．(酒泉瓜州縣一模)我國正在大力開發核能發電，核電站利用核反應堆中核
______(選填“聚變”或“裂變”)來加熱水，將核能轉化為水蒸氣的內能，再通過蒸汽輪機帶動發電機轉動，將_______能轉化為電能。某核電項目建成后，四臺機組年發電總量約為3×1010
kW·h，這些電能相當于完全燃燒___________kg的煙煤釋放出的能量。(煙煤的熱值為3×107
J/kg)
裂變
機械
3.6×109
12．我國就參與了國際科研合作項目《國際熱核聚變實驗堆聯合實施協定》，研究可控核聚變技術。該技術可用氫的同位素氘和氚聚合發生核聚變釋放能量，并不會產生放射性污染，如圖甲所示。而氘可以從海水中提取，從1
L的海水中提取的氘參與核聚變反應放出的能量相當于300
L優質汽油完全燃燒放出的熱量。若這些核能用來發電的效率可以達到50%，所產生的電能可供如圖乙所示的牽引功率為4
800
kW的“和諧號”電力動車組以252
km/h的運營速度勻速行駛多少公里？(計算結果保留一位小數)(汽油密度：0.71×103
kg/m3，汽油熱值：4.6×107
J/kg)
再見

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