教科版物理九下 11.4 核能 教案
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文档简介
第4节 核 能
1.了解原子的核式模型;了解人类探索微观世界的历程,并认识到这种探索将不断深入.
2.了解核能的优点和可能带来的问题.
【重点难点】
重点:核能的开发和利用.
难点:原子核的裂变.
【新课导入】
导入1:图片导入
引导学生看教材图1141,原子弹爆炸,释放巨大的能量.原子弹爆炸为什么能释放如此大的能量 我们今天学习了核能以后就知道了.
导入2:复习导入
我们已经学过物体是由大量的分子组成的,分子又是由原子组成的,而原子又是由原子核和核外电子构成的.原子核那么小,是否还存在内部结构呢 今天我们就来学习原子核及与原子核相关的能量—核能.
导入3:视频导入
视频展示原子弹爆炸、核能的释放等视频材料,原子弹爆炸时释放出巨大的能量,这些能量来自于核能,那么什么是核能 它是怎样产生的 我们今天来一起学习第四节核能.
【课堂探究】
1.原子核 核能
阅读教材并观察图1142,完成下列问题.
(1)原子核是由 质子 和 中子 组成的,它们通过一种叫做“核力”的相互作用紧密地结合在一起.
(2)什么叫做放射性
有些原子核会按照一定的规律发出射线,变成新的原子核,这种性质称为放射性 .
(3)重核裂变或轻核聚变,将释放出巨大的能量,这就是 核能 ,又称为 原子能 .
2.核裂变能及其利用
阅读教材,完成下列问题.
(1)什么叫裂变
重原子核分裂成较轻的原子核,叫做裂变 .
(2)人类有效地获得大量核能,是 用中子轰击铀核使铀核裂变 开始的.
(3)什么叫作链式反应
当一个中子轰击一个铀核引起铀核裂变并释放能量的同时,还释放出2~3个中子,如果释放出的中子再引起其他铀核裂变,就可以使反应不断的进行下去,这种反应叫做链式反应 .
(4)原子弹的爆炸就是 铀核或钚核 裂变发生链式反应的结果.
(5)什么是核反应堆 什么是核电站
核反应堆是一种能够控制链式反应的装置;利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化,推动蒸汽轮机带动发电机发电,这就是核电站 .
(6)核电站有什么优点
核电站消耗的燃料很少;核能发电不产生硫化物、碳氧化物、烟尘等,不会对大气造成污染 .
(7)讨论交流,如何安全利用核能,填空.
在放射性实验室中,要用 铅板 、 有机玻璃 等材料做好隔离保护;在遇到核反应堆出现泄漏、原子弹爆炸等突发事件时,要充分利用 地形和建筑物作为掩体 ,以减少辐射危害.
3.核聚变
阅读教材并观察图1147,完成下列问题.
(1)什么叫聚变
轻原子核结合成较重的原子核,释放出核能,这种核反应叫聚变 .
(2)太阳的能量来自于 核聚变 .太阳内部发生的聚变反应,每秒钟把7×108 t的氢变为 氦 .在消耗相同质量核燃料的情况下,核聚变比核裂变放出的能量 大得多 .氢弹就是根据 核聚变 的原理制成的.氢弹的威力比原子弹的威力 大得多 .
第四节 核 能
一、原子核 核能
1.原子核的组成:质子和中子
2.核能:重核裂变或轻核聚变,释放出巨大的能量.
二、核裂变能及其利用
1.裂变:重原子核分裂成较轻的原子核,释放能量.
2.链式反应:中子轰击铀核,释放出的中子再轰击铀核.
3.核反应堆
4.核电站
三、核聚变
聚变:轻原子核结合成较重的原子核,释放核能.
1.下列说法中,错误的是( D )
A.原子是由原子核和电子组成的
B.通过裂变或聚变可以获得核能
C.手机是利用电磁波传递信息的
D.我国的煤炭取之不尽,用之也无污染
2.2014年8月,我国自主研发的“华龙一号”核电站总体技术方案通过专家评审.核电站利用核能发电,它的核心设备是核反应堆.下列说法正确的是( C )
A.目前核电站都是通过聚变反应来释放核能
B.核电站产生的核废料对环境没有污染
C.核反应堆中发生的链式反应是可以控制的
D.核反应堆所用的核燃料主要是氢的同位素
3.下列说法中正确的是( C )
A.原子核在常温下就能发生轻核聚变
B.太阳的能量来自大量氘核的裂变
C.能量在转化的过程中总量保持不变,并且存在方向性
D.煤、石油、天然气都属于可再生能源
4.2015年1月,我国著名核物理学家、“氢弹之父”于敏院士,荣获2014年度国家最高科学技术奖.氢弹利用轻核的 聚变 在瞬间释放的能量.
核反应堆
核反应堆,又称为原子反应堆或反应堆,是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置.
1.核反应堆的类型
根据用途,核反应堆可以分为以下几种类型:①将中子束用于实验或利用中子束的核反应,包括研究堆、材料实验等.②生产放射性同位素的核反应堆.③生产核裂变物质的核反应堆,称为生产堆.④为取暖、海水淡化、化工等提供热量的核反应堆,比如多目的堆.⑤为发电提供热量的核反应堆,称为发电堆.⑥用于推进船舶、飞机、火箭等的核反应堆,称为推进堆.
2.核反应堆的结构
核反应堆是核电站的心脏,它通过链式反应产生大量内能.用循环水(或其他物质)带走热量,避免反应堆因过热而烧毁.导出的热量可以使水变成水蒸气,推动汽轮机发电.由此可知,核反应堆最基本的组成是裂变原子核+热载体,但是只有这两部分是不能工作的.因为,高速中子会大量飞散,这就需要使中子减速以增加与原子核碰撞的机会;核反应堆要依人的意愿决定工作状态,这就要有控制设施;铀及裂变产物都有强放射性,会对人造成伤害,因此必须有可靠的防护措施.综上所述,核反应堆的合理结构应该是:核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置.
还需要说明的是铀矿石不能直接做核燃料.铀矿石要经过精选、碾碎、酸浸、浓缩等程序,制成有一定铀含量、一定几何形状的铀棒才能参与反应堆工作.
3.核反应堆的用途
核裂变时既释放出大量能量,又释放出大量中子.核反应堆有许多用途,但归结起来有两种,一是利用裂变核能,二是利用裂变中子.
核能主要用于发电,但它在其他方面也有广泛的应用.例如,核能供热、核动力等.
核反应堆的第二大用途是利用链式裂变反应中放出的大量中子.这方面的用途非常多,这里仅举少量几个例子.我们知道,许多稳定的元素的原子核如果再吸收一个中子就会变成一种放射性同位素,因此反应堆可用来大量生产各种放射性同位素.放射性同位素在工业、农业、医学上的广泛用途几乎是尽人皆知的.利用反应堆产生的中子可以治疗癌症,因为许多癌变组织对于硼元素有较多的吸收,而硼又有很强的吸收中子能力.硼被癌变组织吸收后,经中子照射,硼会变成锂并放出α射线.α射线可以有效杀死癌细胞,治疗效果要比从外部用γ射线照射好得多.反应堆产生的中子还可用于中子照相或者说中子成像.中子易于被轻物质散射,故中子照相用于检查轻物质(例如炸药、毒品等)特别有效,如果用X射线或超声成像则检查不出来.
总之,由于反应堆是一个巨大的中子源,因此是进行基础科学和应用科学研究的一种有效工具.目前其应用领域日益扩大,而且其应用潜力也很大,有待人们的进一步开发.
1.了解原子的核式模型;了解人类探索微观世界的历程,并认识到这种探索将不断深入.
2.了解核能的优点和可能带来的问题.
【重点难点】
重点:核能的开发和利用.
难点:原子核的裂变.
【新课导入】
导入1:图片导入
引导学生看教材图1141,原子弹爆炸,释放巨大的能量.原子弹爆炸为什么能释放如此大的能量 我们今天学习了核能以后就知道了.
导入2:复习导入
我们已经学过物体是由大量的分子组成的,分子又是由原子组成的,而原子又是由原子核和核外电子构成的.原子核那么小,是否还存在内部结构呢 今天我们就来学习原子核及与原子核相关的能量—核能.
导入3:视频导入
视频展示原子弹爆炸、核能的释放等视频材料,原子弹爆炸时释放出巨大的能量,这些能量来自于核能,那么什么是核能 它是怎样产生的 我们今天来一起学习第四节核能.
【课堂探究】
1.原子核 核能
阅读教材并观察图1142,完成下列问题.
(1)原子核是由 质子 和 中子 组成的,它们通过一种叫做“核力”的相互作用紧密地结合在一起.
(2)什么叫做放射性
有些原子核会按照一定的规律发出射线,变成新的原子核,这种性质称为放射性 .
(3)重核裂变或轻核聚变,将释放出巨大的能量,这就是 核能 ,又称为 原子能 .
2.核裂变能及其利用
阅读教材,完成下列问题.
(1)什么叫裂变
重原子核分裂成较轻的原子核,叫做裂变 .
(2)人类有效地获得大量核能,是 用中子轰击铀核使铀核裂变 开始的.
(3)什么叫作链式反应
当一个中子轰击一个铀核引起铀核裂变并释放能量的同时,还释放出2~3个中子,如果释放出的中子再引起其他铀核裂变,就可以使反应不断的进行下去,这种反应叫做链式反应 .
(4)原子弹的爆炸就是 铀核或钚核 裂变发生链式反应的结果.
(5)什么是核反应堆 什么是核电站
核反应堆是一种能够控制链式反应的装置;利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化,推动蒸汽轮机带动发电机发电,这就是核电站 .
(6)核电站有什么优点
核电站消耗的燃料很少;核能发电不产生硫化物、碳氧化物、烟尘等,不会对大气造成污染 .
(7)讨论交流,如何安全利用核能,填空.
在放射性实验室中,要用 铅板 、 有机玻璃 等材料做好隔离保护;在遇到核反应堆出现泄漏、原子弹爆炸等突发事件时,要充分利用 地形和建筑物作为掩体 ,以减少辐射危害.
3.核聚变
阅读教材并观察图1147,完成下列问题.
(1)什么叫聚变
轻原子核结合成较重的原子核,释放出核能,这种核反应叫聚变 .
(2)太阳的能量来自于 核聚变 .太阳内部发生的聚变反应,每秒钟把7×108 t的氢变为 氦 .在消耗相同质量核燃料的情况下,核聚变比核裂变放出的能量 大得多 .氢弹就是根据 核聚变 的原理制成的.氢弹的威力比原子弹的威力 大得多 .
第四节 核 能
一、原子核 核能
1.原子核的组成:质子和中子
2.核能:重核裂变或轻核聚变,释放出巨大的能量.
二、核裂变能及其利用
1.裂变:重原子核分裂成较轻的原子核,释放能量.
2.链式反应:中子轰击铀核,释放出的中子再轰击铀核.
3.核反应堆
4.核电站
三、核聚变
聚变:轻原子核结合成较重的原子核,释放核能.
1.下列说法中,错误的是( D )
A.原子是由原子核和电子组成的
B.通过裂变或聚变可以获得核能
C.手机是利用电磁波传递信息的
D.我国的煤炭取之不尽,用之也无污染
2.2014年8月,我国自主研发的“华龙一号”核电站总体技术方案通过专家评审.核电站利用核能发电,它的核心设备是核反应堆.下列说法正确的是( C )
A.目前核电站都是通过聚变反应来释放核能
B.核电站产生的核废料对环境没有污染
C.核反应堆中发生的链式反应是可以控制的
D.核反应堆所用的核燃料主要是氢的同位素
3.下列说法中正确的是( C )
A.原子核在常温下就能发生轻核聚变
B.太阳的能量来自大量氘核的裂变
C.能量在转化的过程中总量保持不变,并且存在方向性
D.煤、石油、天然气都属于可再生能源
4.2015年1月,我国著名核物理学家、“氢弹之父”于敏院士,荣获2014年度国家最高科学技术奖.氢弹利用轻核的 聚变 在瞬间释放的能量.
核反应堆
核反应堆,又称为原子反应堆或反应堆,是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置.
1.核反应堆的类型
根据用途,核反应堆可以分为以下几种类型:①将中子束用于实验或利用中子束的核反应,包括研究堆、材料实验等.②生产放射性同位素的核反应堆.③生产核裂变物质的核反应堆,称为生产堆.④为取暖、海水淡化、化工等提供热量的核反应堆,比如多目的堆.⑤为发电提供热量的核反应堆,称为发电堆.⑥用于推进船舶、飞机、火箭等的核反应堆,称为推进堆.
2.核反应堆的结构
核反应堆是核电站的心脏,它通过链式反应产生大量内能.用循环水(或其他物质)带走热量,避免反应堆因过热而烧毁.导出的热量可以使水变成水蒸气,推动汽轮机发电.由此可知,核反应堆最基本的组成是裂变原子核+热载体,但是只有这两部分是不能工作的.因为,高速中子会大量飞散,这就需要使中子减速以增加与原子核碰撞的机会;核反应堆要依人的意愿决定工作状态,这就要有控制设施;铀及裂变产物都有强放射性,会对人造成伤害,因此必须有可靠的防护措施.综上所述,核反应堆的合理结构应该是:核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置.
还需要说明的是铀矿石不能直接做核燃料.铀矿石要经过精选、碾碎、酸浸、浓缩等程序,制成有一定铀含量、一定几何形状的铀棒才能参与反应堆工作.
3.核反应堆的用途
核裂变时既释放出大量能量,又释放出大量中子.核反应堆有许多用途,但归结起来有两种,一是利用裂变核能,二是利用裂变中子.
核能主要用于发电,但它在其他方面也有广泛的应用.例如,核能供热、核动力等.
核反应堆的第二大用途是利用链式裂变反应中放出的大量中子.这方面的用途非常多,这里仅举少量几个例子.我们知道,许多稳定的元素的原子核如果再吸收一个中子就会变成一种放射性同位素,因此反应堆可用来大量生产各种放射性同位素.放射性同位素在工业、农业、医学上的广泛用途几乎是尽人皆知的.利用反应堆产生的中子可以治疗癌症,因为许多癌变组织对于硼元素有较多的吸收,而硼又有很强的吸收中子能力.硼被癌变组织吸收后,经中子照射,硼会变成锂并放出α射线.α射线可以有效杀死癌细胞,治疗效果要比从外部用γ射线照射好得多.反应堆产生的中子还可用于中子照相或者说中子成像.中子易于被轻物质散射,故中子照相用于检查轻物质(例如炸药、毒品等)特别有效,如果用X射线或超声成像则检查不出来.
总之,由于反应堆是一个巨大的中子源,因此是进行基础科学和应用科学研究的一种有效工具.目前其应用领域日益扩大,而且其应用潜力也很大,有待人们的进一步开发.