22.2核能 教案2023－2024学年初中物理人教版九年级全一册

22.2核能
【学习目标】
1．核能开发的历史进程。
2．核能与核能利用，了解核能的优点和可能带来的问题。
3．我国的核能事业。
4．在分析资料过程中培养学生严谨的科学态度，通过对利用核能利与弊的讨论，培养学生用辩证的观点看问题。
【教学重难点】
重点：了解核能诞生的社会历史背景，把握核电站的发展过程及其各个阶段的主要特征；
难点：深入理解核技术的正负效应，获取核能的两条途径——重核的裂变和轻核的聚变。
【教学方法】
启发诱导法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
你知道日本广岛吗？1945年8月6日早晨8 时整，3 架 B-29 美机又从高空进入广岛上空。这时很多广岛市民并未进入防空洞，而是在仰望美机。在此以前，B-29 已连续数天飞临日本领空进行训练，但这一次的3 架飞机中，有一架已经装上了一颗5 吨重的名为“小男孩”原子弹。此时正奉命来轰炸广岛，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。据日本有关部门统计，因广岛原子弹轰炸而死去的人已达22万多。同学们观看刚才的图片时有什么样的感受？原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？因为它们都利用了核能。如何获得核能？核能还用哪些应用呢？学习了本节知识后就能知道答案。
新课讲授：
探究点一、核能
活动1：学生阅读课文并回忆化学课上的原子结构的知识，自主学习并展示交流：原子的结构并自主学习核能的获得途径。
学生交流、讨论后回答：原子是由原子核和核外电子组成的，电子在绕核运动。原子核也是可分的，它是由质子和中子组成的。原子核中的质子带正电，电子带负电，原子核吸引电子绕核转动。原子的质量几乎集中在原子核中，质子和中子的质量几乎相同。原子核的体积相对于原子的体积来说非常小，相当于足球场上的一个鸡蛋。质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦原子核发生变化时，就可能释放出惊人的能量，这种能量被称为核能。
分裂 聚合
探究点二、裂变
活动1：【提出问题】核武器的威力究竟有多大？它释放的巨大能量是从哪里来的？核电站是怎样利用核燃料发电的？请同学们阅读课本171页-172页裂变部分内容找到答案。
通过看书知道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。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？
活动2：铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变且释放出核能，那么是不是要不断地从外界提供中子才能使反应不断进行呢？
实验：利用火柴模拟链式反应。利用类比的方法来模拟研究核裂变过程
如果去掉其中火柴（1），火柴（2）、（3）会燃烧吗？
展示链式反应原理的动画。
活动2：在链式反应中，可以通过控制中子数量来控制链式反应的速度。可控的核裂变在实际中有什么应用呢？
学生讨论、交流后回答：可以用于核能发电、核动力航母等。
活动3：链式反应如果不加以控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放巨大的能量，产生极大的破坏性，就如前面所见的原子弹。（播放视频）
探究点三、聚变
我们已经研究过重核可以裂变成质量较小的核，那么质量较小的核能否聚合成质量较大的核呢？
活动1：介绍轻核的聚变，将质量较小原子核结合成新的原子核也会放出大量的能量，这是就是聚变。
如把氘和氚在超高温下结合成新的原子核──氦核。
活动2：播放氢弹的视频或展示图片。氢弹就是利用氢核的聚变，在瞬间释放出大量的能量。但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！
课堂练习：
1．新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型托卡马克装置的设计、建造、运行技术，中国离“人造太阳”的梦想又近了一步。下列关于核能的说法，正确的是（　　）
A．目前我国的核电站是利用核裂变链式反应发电的
B．“中国环流器二号M”与核电站都利用了核聚变
C．人类目前使用的核能属于可再生能源
D．核能是二次能源
【答案】A
【解析】
A.目前我国的核电站是利用核裂变链式反应发电的，故A正确；
B.“中国环流器二号M”是新一代可控核聚变研究装置，核电站是利用核裂变链式反应发电的，故B错误；
C.人类目前使用的核能属于不可再生能源，故C错误；
D.核能是一次能源，故D错误。
故选：A。
2．日本政府欲将福岛第一核电站的核废水排向太平洋的做法会给人类生存环境带来很大危害。关于现已建成的核电站和核能，下列说法正确的是（　　）
A．核能是可再生的二次能源
B．目前核电站是利用核裂变释放的核能工作的
C．核电站是将核能直接转化为电能
D．核废水对海洋环境没有污染
【答案】B
【解析】
A.核能源于核矿石内的能量，核矿石属于矿产资源，而矿产资源属于不可再生资源，并且是一次能源，故A错误；
B.核反应堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的，核反应堆中发生的是可控链式反应，故B正确；
C.核电站的能量转化是：将核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能最后转化为电能，故C错误；
D.核能发电的主要燃料是铀，具有极强的放射性，使用过的核废水对海洋环境有严重的污染，故D错误。
故选：B。
3．核电站是利用原子核发生变化，释放出巨大的能量，其原子核变化（　　）
A．链式反应不加控制 B．是受控制的核裂变
C．生成物没有放射性 D．是受控制的核聚变
【答案】B
【解析】核电站是利用原子核发生裂变释放出的核能来发电的，核电站是在核反应堆中利用可控的核裂变来进行工作，最终将核能转化为电能的，核反应的生成物具有放射性，故ACD错误，B正确。
故选：B。
4．我国的核电技术已进入世界先进行列。2021年5月19日下午，国家主席习近平在北京通过视频连线，同俄罗斯总统普京共同见证两国核能合作项目——田湾核电站和徐大堡核电站开工仪式。下列关于田湾核电站和徐大堡核电站的说法正确的是（　　）
A．可以利用各种原子核发电
B．利用核聚变发电
C．发电后产生的核废料仍然具有放射性
D．核能能够全部转化为电能而没有损失
【答案】C
【解析】AB.核电站可利用铀原子核发生核裂变时产生的能量发电，故AB说法错误；
C.发电后产生的核废料具有放射性，故C说法正确；
D.核能在转化为电能的过程中，有一部份转化内能而损耗，不能全部转化为电能，故D说法错误。
故选：C。
5．最近，日本国会通过决议“计划将福岛核电站的核废料通过稀释后排入大海进行处理”，此决议遭到了国际社会的强烈谴责，是对人类权益的极大危害，下列说法正确的是（　　）
A．核能是一次能源，且可再生
B．福岛核电站主要是以核聚变的方式来进行发电
C．核电站的能量转化情况是：核能→内能→机械能→电能
D．核电站的发电原理与太阳的热核反应相同
【答案】C
【解析】
A.核能直接取自于地壳中的核物质，属于一次能源，核能在使用后不能从自然界中源源不断地获得，是不可再生能源，故A错误；
B.核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故B错误；
C.核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能，故C正确；
D.太阳内部发生的是核聚变，核电站与太阳热核反应的原理不同，故D错误。
故选：C。
课堂小结：
一、基本知识
1．核能的历史
2．核能与核能的利用
二、基本技能
会正确利用资料分析问题。
三、基本方法：观察法、对比法，分析法
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
22.2核能
一、核能
1、定义：一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放惊人的能量，这就是核能。
2、获得核能的两种途径：裂变和聚变
二、裂变
1、可控链式反应：核反应堆
2、不可控链式反应：原子弹
三、聚变 制造氢弹
【课后反思】
多媒体辅助教学使课堂更加活跃。传统教学大多是老师讲学和挂图相结合，但是一些现象使在课堂上根本不可能实现的，比如说核能的释放就无法在课堂上演示完成。我在课上讲裂变和聚变时，我集了大量关于原子弹、氢弹爆炸的录像，例如《原子弹在试验场的爆炸》、《氢弹空投》，让学生们如同身临其境般感受核裂变和核聚变的威力，学生们被深深地吸引。如果像传统教学法那样纯粹地讲述反应，学生一是费解，二是提不起兴趣。而动画课件和录像的运用很好地解决了上述两个问题，在课堂的实践中也取得了不错的效果