第二节 核能
（一）教学目标
1．了解原子和原子核的组成。
2．了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理，以及核反应堆的作用。
3．了解研究可控核聚变的重大意义。启发学生想象人类开发利用核能的美好前景，激发学生努力学习科学技术的热情。
（二）教具
原子和原子核的挂图，链式反应的挂图（能用幻灯显示原子、原子核的结构和链式反应的情况更好）。
（三）教学过程
1．引入
板书：核能
指出核能是一种先进的、可以替代常规能源的 ( http: / / www.21cnjy.com )新能源。目前世界上利用核能发电的核电站已有400多个。其年发电量约占全球年发电总量的17%，到下世纪，核能有时能成为一些国家的主要能源。
要了解核能是怎么回事，就需要从物质结构——原子和原子核的组成说起。
2．新课
板书：原子和原子核的组成
提问：请根据化学课中讲过的内容，说说原子和原子核的组成情况？
教师展示原子和原子核的挂图，归纳小结学生的 ( http: / / www.21cnjy.com )回答，要求学生明确：任何物质的原子都是由位于原子中心区域带正电的原子核和带负电的核外电子组成的；原子核又是由带正电的质子和不带电的中子（质子和中子统称为核子）组成的。
板书：
讲述：本世纪初，科学家们通过实验和理论研究 ( http: / / www.21cnjy.com )对原子和有子核的组成有了正确的认识，发现原子核是可以改变的，而且在改变过程中可以释放出巨大的能量——原子核能，简称核能，通常也叫原子能（确切地说，原子能应是原子核能的缩写代名词）。那么，怎样才能有效地获得蕴藏在原子核里的大量核能呢？
旁注：在原子中，原子核和核外电子之间有广阔的空间，而在原子核中，质子和中子则是紧密地结合在一起的。此注供教师参考。
板书：裂变
指导学生阅读教材上讲裂变那一段课文。提出其注意：
(1)裂变指的是什么现象；
（观察教材上铀核裂变的示意图，结合阅读课文中的讲述，了解铀核裂变释放出核能，转化为周围物体的内能是怎么回事；
了解裂变释放出的核能十分巨大。
提问：什么叫裂变？
l千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约是1千克标准煤完全燃烧所放出能量的多少倍？
旁注：检查学生阅读教材的效果。
教师小结并强调：用中子轰击 ( http: / / www.21cnjy.com )铀235，铀核（质量大的核）会分裂成两部分（两个中等质量的核），这种现象叫做核裂变，简称裂变。根据书上提供的数据很容易算出，1千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约是1千克标准煤完全燃烧所放出能量的2.5×106(250万)倍。由此可知，裂变是获得大量核能的重要途径。
板书：链式反应
教师展示链式反应挂图并讲述：
用中子轰击铀核，才能使铀核发生裂变，放 ( http: / / www.21cnjy.com )出能量。如果外界的中子停止轰击，裂变也就停止。然而实验表明，铀核分裂时，还同时放出2～3个中子，这一点的意义特别重要。因为放出的中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变。这些铀核分裂时，同样放出中子，从而引起更多的铀核发生裂变。于是裂变反应便会链锁式地自行持续下去。这种现象叫做链式反应。
如果对裂变的链式反应不加控制，在极短时间（约百万分之几秒）会释放出大量核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的。
让学生看教材上我国第一颗原子弹爆炸 ( http: / / www.21cnjy.com )后引起蘑菇状烟云的示意图（说明：原子弹爆炸时，立刻发出强烈的闪光，可照亮100千米以内的天空和地面，闪光后，天空出现一个火球，并迅速上升。火球冷却后变成褐色烟云，同时地面上升起的尘土和烟柱一起形成可上升到15千米高空的蘑菇状烟云。原子弹爆炸时还发出极其强烈的爆炸声，几十千米以外也可听到）。
讲述：为便于和平利用核能，必须控制链式反应的速度，使核能缓慢而又平稳地释放出来。为此，人们制成了一种专门装置。
板书：核反应堆——能缓慢、平稳地释放核能的装置。
让学生看教材上我国第一座核反应堆外 ( http: / / www.21cnjy.com )貌图（彩图，说明：建造核反应堆，对材料、技术、安全防护设施等都有很高、很严的要求。不但需要解决很多核物理问题，也要求材料科学、电子学、自动控制学等解决许多困难问题。能自行设计、制造核反应堆，表明我国在这一高科技领域取得了重大成就，为和平利用核能创造了必要的条件）。
板书：聚变——获得大量核能的另一重要途径
讲述：科学家们发现，某些质量较小的原子核结合成质量较大的原子核时，也能释放出核能，这种现象叫做核聚变，简称聚变。
让学生看教材上一个氘（dao）核和一个氚（c ( http: / / www.21cnjy.com )huan）核结合成一个氦核的聚变反应示意图（说明：一个氘核由一个质子和一个中子组成，一个氚核由一个质子和二个中子组成，它们发生聚变反应结合成由二个质子和二个中子组成的氦核时，要放出一个中子，并释放出核能）．
氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍．
聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生，因此聚变又叫热核反应．
自然界中，太阳内部的温度高 ( http: / / www.21cnjy.com )达摄氏1千万度以上，在那里就进行着大规模的聚变反应．太阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的核能转化而来的．可以说，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量．
前面讲过，原子弹是利用重核裂变现象制成的．而另一种威力更大的核武器——氢弹，则是利用轻核聚变现象制成的．
人们现在还不能有效地使聚 ( http: / / www.21cnjy.com )变在人工控制下进行，从而和平利用聚变释放的核能．由于聚变不但放出的能量更多，而且所使用的原料来源也极为丰富，可以从海水中提取．例如，从几升海水中提出的氘在发生聚变后可以提供相当于燃烧1千多升石油放出的能量．因此，目前世界上许多国家都在积极研究核聚变的人工控制（通常又叫可控或受控热核反应）这一非常吸引人的重大课题，并取得了进展．（注：值得一提的是，1991年，欧洲的科学家们首次做成了可控核聚变实验，这是科学史上一件大事，它标志着人类向获得理想的能源迈出了重要的一步．但要达到实用阶段，还需要攻克许多技术难题，未来的任务仍然相当艰巨．）
旁注：利用原子弹爆炸产生的高温，可以引发轻核的聚变反应．
我国自行设计的大型可控核聚变实验装置“ ( http: / / www.21cnjy.com )中国环流一号”，已于80年代中期在四川省乐山市建成投入使用．近年来，科研人员利用这个实验装置取得了多项研究成果．江泽民主席看了“中国环流一号”后，曾经指出：“受控核聚变是开发人类新能源的尖端项目．一旦实现，地球上的全部海水就会成为巨大的能源库，至少可供人类使用上百亿年．尽管目前工程技术上还有一些困难，但我相信总有一天会突破．”
由以上的介绍可知，人类和平利用核能的前景是美好的．在可控核聚变的研究中，我国必将做出自己的贡献．
3．总结与布置作业
讲述：这节课初步介绍了：
(1)原子和原子核的组成．
(2)原子核里蕴藏着巨大的能量——核能．获得核能的途径，一是裂变，二是聚变．
(3)什么是链式反应，什么是核反应堆，什么是原子弹、氢弹等．
(4)我国和世界上许多国家都在积极研究开发利用核能，并取得了可喜的进展．
这些内容是每个现代社会公民应具有的常识 ( http: / / www.21cnjy.com )，它对于我们了解物理知识在开发、利用新能源和国防现代化建设以及发展高科技中的作用，都有重要意义．课后，同学们要认真再读读本节课文，思考以下问题．
板书：裂变和链式反应是怎么回事？
核反应堆的作用是什么？
什么叫聚变？为什么说研究可控核聚变是一个非常吸引人的重大课题？年 级 九年级 课题 §22.2核能 课型 新课
主备人 备课时间 上课时间
教学目标 知识技能 1、了解核能的由来，知道核能的优点和可能带来的问题。2、了解原子、原子核的结构。3、了解核裂变和了解核聚变。
过程方法 通过收集信息、阅读资料、相互交流，判断核能与我们的生活的有关说法是否正确。
情感态度 初步认识科学及相关技术对于人类生活的影响有两面性。
教学重点 核能的由来及其优点和可能带来的问题。
教学难点 裂变、聚变的概念
教学用具 多媒体 火柴
教 学 过 程 设 计
教学内容及教师活动 学生活动 设 计 意 图
情境引入1945年，第二次世界大战的后期，美国在日本的广岛、长崎各投下一颗原子弹，使两岛遭受毁灭性的打击，最后迫使日本投降。思考：原子弹为什么有如此大的威力？合作探究利用“我国主要能源产区分布图”（h ( http: / / www.21cnjy.com )ttp://flash.k12zy.com/html/2005/124556.html），让学生进一步了解我国的能源主要产区。引导：煤、石油、天然气的产量是极为有限的，同学们知道有哪些新能源吗？引入新课：二、核能一、原子、原子核在物理、化学课上我们学习了原子、原子核，同学们对原子、原子核了解了哪些知识？归纳得出：一切物质由分子组成，分子又 ( http: / / www.21cnjy.com )由原子组成。有些物质的分子就是一个原子。原子十分小，它的直径不到1nm。原子由质子、中子、电子三种粒子组成。质子带正电，中子不带电，它们集中在原子的中心，形成一个小小的原子核，就像几颗豆粒挤在大广场中央一小块弹丸之地内。二、核能设疑：核武器的威力有多大？它释放的巨大的能量是从哪里来的？核电站是怎样利用核燃料发电的？（由能量守恒定律分析） 学生思考、了解此故事的情节，体会原子弹的威力。激发学生热爱祖国、热爱自然、探索科学的美好情操学生回答：风能、水能、潮汐能、核能等学生回忆前面学过的知识，说说自己了解的内容 从故事引入，激发学生学习物理的兴趣。加深学生对原子弹威力的了解引起好奇心，激发求知欲。回忆旧知，探索新知
教学内容及教师活动 学生活动 设计意图
教师讲述：原子核中的质子与中子依靠强大的核力紧密结合在一起，质子与中子在分裂和聚合时会放出巨大的能量，这就是核能。三、裂变1千克铀全部裂变，释放的能量超过200 ( http: / / www.21cnjy.com )0吨煤完全燃烧时释放的能量。如果人类完全掌握了核能的使用技术，就可以说掌握了通向无穷能源宝库的金钥匙。老师用火柴模拟链式反应讲述：用中子轰击比较大的原子 ( http: / / www.21cnjy.com )核，使它发生裂变，变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。 这就是裂变。如果用一个中子轰击质量较大的原子核能使原子核发生裂变，且裂变的同时还能释放出中子，这些中子又可以继续使其他的原子核裂变，这样就可以使核裂变继续下去了。这样只要有一个原子核发生了裂变，就可以引起一连串的裂变，并释放出大量的能量，这就是链式反应快速的裂变反应可以引起猛烈 ( http: / / www.21cnjy.com )的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的。还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业，“核反应堆”就是控制裂变反应的装置，已成功地应用到核潜艇、核电站等。看书171页介绍核电站与核反应堆及核废料的处理。.四、聚变：请同学们看我国引爆第一颗原子弹、氢弹的录像（http://v./v_show/id_XNjI4OTI4NTY=.html ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )）教师讲述：将质量很小的原子核在超高温下结合成新的原子核，会放出更大的核能。这就是聚变。氘核、氚核在超高温下聚合成氦核，释放出核能。拓展：聚变的原料很丰富，海水中蕴藏着大量的 ( http: / / www.21cnjy.com )可以实现聚变的氘核。氢弹就是利用轻核聚变制成的，它是比原子弹威力更大的核武器。由于核聚变需要很高的温度，所以氢弹要通过原子弹的爆炸产生的高温来引爆。课堂小结通过本节课的学习我们知道了什么是裂变、什么是聚变、什么是链式反应、核能是怎么得到的、核电站是如何发电的等 学生思考理解、核能的定义。阅读课本171页到172页了解聚变和裂变。讲述课下准备的材料（可以上网查询）回答为什么 ( http: / / www.21cnjy.com )原子弹的威力如此的大？原子弹致命的因素:1.热量：因为链式反应使原子释放出能量,就是热量,其温度极高~能将大部分物质升华(直接从固体变为气体)2.冲击波：因为高热,空气迅速膨胀带着巨大的动能迅速向外移动,当它冲击到人时就像一辆车撞向这个人3.裂变产物：链式反应产生了中子流,和γ射线射线可以贯穿并破坏人体和建筑物4,光：主要是核爆产生的可见光和红外线,能烧伤人的眼睛和皮肤,并使物体燃烧5.放射性污染(辐射)：裂变产物、未烧掉的核燃料和被中子活化的元素，都会由气化状态冷凝为尘粒，沉降到地面，造成地面和空气的放射性沾染，所发出的γ和β射线称为核爆炸的剩余辐射，也能对人体造成伤害,使细胞癌变。学生回忆本节课的内容 体会微观世界的奥 妙，激发学生对物理学习的兴趣，加深对物质构成的认识。初步了解核聚变和核裂变阅读并交流：知道核能的和平利用能够促进人类进步，用于战争会给人类带来灾难。
课堂练习 一、课内练习1、关于原子结构，下列说法正确的是（ ）A、原子由原子核和核外电子组成B、原子由带正电的质子和不带电的中子组成C、原子核是由质子、中子和电子组成的D、原子核内的中子的个数和核外电子数相等2、关于核能，下列说法中正确的是（ ）A、核能是可再生能源B、核能的优点是安全、清洁、无废料 C、人类还没有完全掌握人工控制核聚变技术 D、原子弹具有巨大的爆炸破坏性，无其他危害3、在风景秀美的太姥山下，宁德核电站正在筹建中。关于核电站，下列说法正确的是（ ）A、核电站所使用的核燃料是煤和石油 B、核电站的核反应堆中发生的是可以控制的核裂变C、核电站发电的能量转化过程中：核能 内能 电能 机械能D、核电站产生的核废料可以当做生活垃圾来处理4、以下属于链式反应的是（ ）A、氢弹爆炸 B、太阳内部发生的核反应C、原子弹爆炸 D、连续发生的强烈化学反应 二 课外练习1、动手动脑学物理。可以从以下网站中寻找相关资料2、（http://baike./view/39474.htm fr=ala0_1_1 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )）
板书设计 一、原子、原子结构二、核能：原子核中的质子与中子依靠强大的核力紧密结合在一起，质子与中子在分裂和聚合时会放出巨大的能量，这就是核能。三、裂变：用中子轰击比较大的原子核，使它发生裂变，变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。这就是裂变。四、聚变：将质量很小的原子核在超高温下结合成新的原子核，会放出更大的核能。这就是聚变。
教学反思
