第二十二章 第2节 核能 教案-2023-2024学年人教版物理九年级全册

第二十二章 能源与可持续发展
第2节 核能
教学目标
1、认识核能获取的两种途径。
2、了解核能的利用和优点。
3、了解核能可能带来的问题。
4、知道核能是不可再生能源。
5、知道原子弹和氢弹的原理。
教学重难点
1、认识核能获取的两种途径，知道核能是不可再生能源，知道原子弹和氢弹的原理。
教具准备
1、辅助教具：无。
教学媒体与资源
1、多媒体课程课件、演示视频等。
教学过程
一、情境引入
请同学们观看课件思考问题。
1964年10月16日15时，我国第一颗原子弹爆炸成功。你知道原子弹为什么会突然放出那么大的能量的呢？随后，1967年6月17日上午8时20分，我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验获得完全的成功，氢弹和原子弹的原理相同吗？
本节就让我们来学习能源。
二、新课教学
知识点一 核能
1、原子的结构
（1）原子结构如下。
2、核能
（1）质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使它们分裂或结合都是极其困难的。
（2）质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。获得核能有两种途径：裂变和聚变。
知识点二 裂变
1、发生裂变的条件
（1）1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变。1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2000 t煤完全燃烧时释放的能量。
（2）用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？
2、链式反应
（1）将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？
（2）用中子轰击铀235原子核， 铀核在分裂时， 会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。
（3）链式反应如果是在一瞬间进行那将是剧烈的爆炸。原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。
3、核电站利用核能发电
（1）核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。目前，全世界已经建成了几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。
（2）中国目前共有核电站22座。分别为：秦山核电厂、红沿河核电厂、秦山第二核电厂、秦山第三核电厂、海阳核电厂、宁德核电厂、福清核电厂、大亚湾核电厂、阳江核电厂、方家山核电厂、田湾核电厂、台山核电厂、三门核电厂、昌江核电厂、岭澳核电厂、防城港核电厂、金山核电厂、国圣核电厂、马鞍山核电站等。
知识点三 聚变
1、聚变
（1）将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。
（2）氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。
（3）现阶段科学家还没有找到控制核聚变的方法。通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。
（4）可能有的同学会产生疑惑：使反应物获得极高的温度，要消耗不少能量，一旦发生聚变，获得的核能能弥补之前的付出吗？不会有“入不敷出”的现象发生吧？事实上，聚变释放的核能远大于我们“点火”所需的能量。太阳的能量，就来自核聚变——这把“火”自从46亿年前“点燃”后，至今未熄。太阳内部发生的聚变反应，每秒钟把7 ×108 t的氢变为氦。
（5）氢弹的爆炸就是核聚变的结果。
（6）核能发展存在两个制约因素：一是核事故，二是放射性废物对生态和环境的影响。与燃煤火电厂相比，核电站对环境的影响主要是放射性污染。核电站排入环境中的放射性污染物的数量与反应堆类型、电站功率大小、净化能力、反应堆运行状况等因素有关。在早期，核电站每年排出的废水放射性强度较高，一般为几居里到几十居里。但20世纪70年代后期以来，年排放的放射性强度大大降低，一般小于5居里。在正常情况下由于核电站采用多重屏障保护，其对环境的放射性污染很轻微。即使生活在核电站周围的居民，从核电站排放的放射性核素中接受的辐射剂量，一般也不超过本底辐射剂量的1％。只有在核电站反应堆发生堆芯熔化等罕见事故时，才可能对环境造成严重的污染。
（7）防核幅射：为防止放射性灰尘沉降时随呼吸道吸入人体内和降落到皮肤上，污染区的人要及时戴好防毒面具或口罩。也可用湿毛巾捂住口鼻，扎好裤口、袖口、领口，用雨衣、塑料布及床单等就便物品把暴露皮肤遮盖起来，转入安全地带。处于放射性物质沉降地区，应关闭门窗，防止放射性灰尘进入室内，尽量减少室外活动，这样可以减轻核辐射伤害。
三、知识总结及板书设计
教学反思
本节学习的是核能，都是我们现实生活中经常听说的，但是具体的分类及原理等并不被我们所熟知，所以通过学习本节要对相关知识有所了解。注意重点知识的讲解，本节的重点是认识核能获取的两种途径，知道核能是不可再生能源，知道原子弹和氢弹的原理。总结知识点时，可分类按知识树的模式进行，这样培养学生们总结归纳的能力。
布置作业
1、复习课本知识。
2、完成教材P173动手动脑学物理1—5题。