22.2 核能 课件 (共23张PPT)2023-2024学年物理人教版九年级全一册

(共23张PPT)
第二十二章　能源与可持续发展
第2节
核能
1.能源的种类繁多，为了便于认识和研究，可以从不同的角度对能源进行分类：在液化气、煤、石油、电能、天然气、太阳能、风能、核能、水能中，属于一次能源的有_______________________________________
，属于二次能源的有 ，属于传统能源的有__________
。
2.分子是由 组成的，原子的中心是 ，周围有一定数目的 。
煤、石油、天然气、太阳能、风能、核能、
水能
液化气、电能
煤、石油、
天然气
原子
原子核
电子
一、核能
一、核能
1.结合右面图片阅读课本并结合相关化学课上的原子结构的知识，思考原子的结构是怎样的？
提示　原子的结构。
2.概念：当质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合时释放出的能量。
3.特点
(1)核能十分巨大，能极大地补充人类能源的不足，使用核能大大地节约了常规能源；
(2)核能能够解决 的问题。
4.缺点
核燃料产生核辐射，使用不当会对地球上的生物造成伤害。
5.获得核能的两种途径： 和 。
能源分布不平衡
核裂变
核聚变
二、裂变
1.概念：重原子核分裂成两个或多个较轻的原子核。科学家发现用中子轰击质量比较大的铀235原子核，铀核会分裂成两个 的 ，这种现象叫做 。
中等大小
原子核
裂变
2.链式反应：
(1)对比火柴模拟，如图所示，用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变时发生的 。
链式反应
(2)链式反应如果不加以控制，会产生怎样的后果？通过控制中子数量来控制链式反应的速度，裂变在实际中有什么应用呢？
提示　①加以控制的链式反应——核电站
②不加以控制的链式反应——原子弹
3.核电站
(1)工作原理
目前的核电站是利用原子核裂变时产生的大量能量，使水变成蒸汽，推动汽轮机转动，再带动发电机发电的。如图所示，核电站的核心装置是核反应堆，它是一种能够控制 的装置。
链式反应
(2)能量转化
核电站的能量转化过程是 →水和水蒸气的内能→汽轮机的机械能→
。
(3)优点
核能发电具有很多优点，如消耗的燃料少，大大减少燃料的运输量，不会产生有害气体，避免大气污染。
(4)缺点
核泄漏对人的影响一般表现为核辐射，放射性物质可通过呼吸、皮肤伤口及消化道吸收进入体内，对人体造成伤害。
核能
电能
三、聚变
1.阅读教材，观察图片，解释聚变是如何获得核能的？
聚变是指由质量小的原子核，例如 与 ，在一定条件下(如超高温)，发生原子核结合，生成新的质量更大的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。
氘核
氚核
2.聚变能产生比裂变更多的能量，氢弹就是根据聚变的原理制成的。太阳就是一个巨大的核聚变“工厂”。发生聚变需要极高的温度，目前，可控的聚变技术仍处于科研实验阶段，要进入实用阶段，还必须在技术上有新的突破。
3.对比总结裂变和聚变
裂变 聚变
定义 较大的原子核分裂为较小原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大原子核的过程
条件 用中子轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
是否可控 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，聚变速度还不能人为地控制
应用 原子弹、核电站 氢弹
例1　目前，在我国能源结构中，核能在构建清洁低碳能源体系中的作用不可或缺，可以与风能、太阳能等清洁能源互为补充，协同发展。下图是核电站的工作流程图，关于流程中各装置中的能量转化，正确的是(　　)
A.核反应堆：核能转化为内能
B.蒸汽轮机：化学能转化为动能
C.发电机：电能转化为机械能
D.电取暖器：电能转化为机械能
A
解析　在核反应堆中的核能通过裂变过程转化为内能，因为蒸汽轮机是将内能转化为机械能，发电机是将机械能转化为电能。电取暖器是将电能转化为内能。故选A。
例2　获取核能有两条途径——重核的裂变和轻核的聚变，如图所示，图甲表示的是______；图乙表示的是______；其中图____(选填“甲”或“乙”)展示的是制造氢弹的原理。
裂变
聚变
乙
解析　裂变是中子轰击质量比较大的原子核，使其变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出能量，而聚变是多个小原子核形成新原子核。根据表述可以判断，甲是裂变，乙是聚变。氢弹是应用的聚变。
1.关于原子、原子核和核能，下列说法正确的是(　　)
A.原子由质子和电子组成
B.原子核只有相互结合时才能释放核能
C.原子核只有分裂时才能释放核能
D.核能是一次能源
D
解析　原子由原子核(包含质子和中子)和核外电子组成，裂变和聚变都能释放出核能。核能是直接从自然界中获得，是一次能源。故选D。
2.原子弹和核电站在利用核能上的根本区别是(　　)
A.原子弹利用的是核裂变，核电站利用的是核聚变
B.原子弹利用的是核聚变，核电站利用的是核裂变
C.原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站对裂变的链式反应加以控制
D.原子弹对聚变的链式反应加以控制，核电站对聚变的链式反应不加控制
C
解析　原子弹和核电站的根本区别在于对反应的控制。原子弹的设计使得核裂变反应能够迅速且不受控制地进行，从而产生爆炸。而核电站通过控制核裂变反应的速度来稳定地释放能量以发电。故选C。
3.我国核动力潜艇的相关技术已十分成熟，目前正在加紧研究将大功率核动力用于航空母舰的技术。关于核动力航母说法正确的是(　　)
A.航母使用的核能属于二次能源
B.航母核反应堆里发生的是核聚变
C.航母核反应堆中发生的链式反应是可以控制的
D.航母核反应堆产生的核废料对环境没有污染
C
解析　航母核反应堆核是利用核裂变释放的核能来发电的，是一次能源，故A、B错误；
原子核在裂变和聚变时都能释放能量，但由于核聚变不容易控制，而航母核反应堆中发生的是可控的核裂变，故C正确；
核废料对环境污染是很严重的，故D错误。
4.如图所示，这是一种核反应。这种核反应的原理可用于制造(　　)
A.原子弹 B.氢弹 C.导弹 D.普通炮弹
B
解析　通过观察图示可以得知，这个核反应是多个质量较小的原子核结合成新的原子核，同时释放巨大能量的过程，为原子核的聚变过程。其反应原理可以用来制造氢弹。故选B。
5.(2023·鞍山)核电站通过核反应堆中的核______(选填“聚变”或“裂变”)来加热水，将核能转化为水蒸气的____能，再通过汽轮机转化为机械能，最后带动发电机转动转化为电能，电能属于______(选填“一次”或“二次”)能源。
解析　核电站通过核反应堆中的核裂变来释放出核能，再通过热交换器加热水，使水变为高温高压的蒸汽，将核能转化为水蒸气的内能，再通过汽轮机转化为机械能，最后带动发电机转动转化为电能，电能不能够从自然界直接获取，属于二次能源。
裂变
内
二次