(共24张PPT)
第7节 核能
浙教版 九年级上
教材解析
【核心概念】
4.能的转化与能量守恒
【学习内容与要求】
4.1 能的形式、转移与转化
知道核能及其应用，知道放射性的应用与防护。
核能是原子核在转变过程中所释放出的能量，核能的释放有两种形式：一是重核裂变，如原子弹、核电站等；二是轻核聚变，如氢弹。重核裂变是一个链式反应；轻核聚变比重核裂变释放的能量更强，不易控制。当前应用最多的重核裂变是核电站，核电站中核能的转化过程为核能转化为内能，再转化为机械能，然后转化为电能。核泄漏后对环境的影响很大，主要以放射线的形式向外辐射。
创设情境
原子弹、氢弹、
核泄漏......
核电站、
核能是怎样产生的？人类是如何有效地控制和利用核能的？
探究实践
原子核
原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。
原子核转变
核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中所释放出的化学能要大得多。
新原子核
能量
+
1 克铀核全部转变为氪核和钡核时释放出的核能，超过了2000 吨煤完全燃烧时释放出的化学能。
原子的结构：
探究实践
获得核能的途径:
（1）核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大的能量现象。
探究实践
一次裂变后产生的中子继续轰击其他铀核，就会导致越来越多的铀核不断地发生裂变。
这种连锁式的铀核裂变反应称为链式反应。
中子就像“点燃”核燃料的火柴。
探究实践
1.把石棉网铺在水平桌面上，在石棉网上如图摆放火柴。
2.点燃最左边的火柴，观察火柴的燃烧情况，一根火柴引燃两根火柴，两根火柴会引燃下面四根火...……。如果火柴摆放的足够多，点燃火柴的数量会逐渐变多，就像一个链式反应。
火柴不断点燃，放出热量不断变多，就像核裂变中的链式反应。
用点燃的火柴模拟中子。
核裂变的条件：
中子轰击。
活动
探究实践
如果原子核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸。
我国于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗 原子弹。
原子弹是根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！
探究实践
核聚变是使2个质量较小的原子核在超高温的条件下结合成较大的新核，并释放能量的过程。
H
21
H
31
+
超高温
H
42
氘
氚
氦
+
1个中子
+
巨大能量
核聚变需要极高的温度，所以也叫热核反应。
核聚变的条件是超高温。
探究实践
热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，依靠自身产生的热就使核反应继续下去。
我国在1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹。
氢弹就是根据核聚变的原理制造的，氢弹的威力比原子弹大得多。
探究实践
核能巨大，目前如何和平利用核能？
1.控制链式反应的速度，缓慢、平稳释放核能；
2.可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。
3.核电站发电。
核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。
核能
热能
机械能
电能
能量转化：
探究实践
太阳的巨大能量就是内部核聚变产生的。
在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能。
这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达 地球表面 。
人们虽然能够控制裂变反应的速度，但还没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。
人们能和平利用核聚变的能量吗？
探究实践
阅读教材说一说：
（1）国际热核聚变实验堆计划 （ITER） 的目标是什么？
目标是建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，验证和平利用聚变能的科学和技术可行性，并将在本世纪中叶实现利用聚变能发电，造福人类社会。
（2）核聚变发电相对于核裂变发电有什么优点？
核聚变反应中几乎不存在放射性污染，无需担忧失控，不会发生爆炸，是一种真正清洁、成本低廉和安全可靠的新能源，受控核聚变实现之日就是我们真正摆脱能源危机之时 。
探究实践
你能说说核电站的优缺点吗？
优点：
1.核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能。
2.核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等有害气体，对
环境的污染比火力发电站小得多。
3.长远看，核能发电成本低于火力发电。
缺点：万一核泄漏导致放射性污染，核废料、核废水可能对环境造成
污染。
为了防止核电站事故的发生，核电站的反应堆都有一系列的防护措施，设置了多道安全屏障。
探究实践
核能的利用要防止放射性污染。
早在 100 多年前，科学家贝可勒尔（Antoine Henri Becquerel）、 居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。
居里夫人（Marie Curie）把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。
放射性物质的标志
放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质。
原子核的裂变也会产生一些放射性物质。
探究实践
放射性物质放出的射线到底是什么呢？
科学家发现各种放射性元素放出的射线中包括 α、β 和 γ 三种射线。
α射线是带正电的高速运动的氦原子核流。
β射线是带负电的高速运动的电子流。
γ射线是能量很高的电磁波。
α
β
γ
这三种射线穿透物质的能力也不同。
α射线穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米。
β射线穿透能力较强，能穿透几厘米厚的铝板。
γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
探究实践
放射性现象在工业、农业、医疗等领域都有广泛应用。
①工业上利用放射线来测量物体厚度。
②农业上利用放射线照射种子，使种子发生变异，培育新的优良品种。
③利用放射线还可以杀菌。
④医疗上利用γ 射线治疗癌症。
放射疗法
因为人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱。
实践探究
人类一直生活在有放射线的环境中。
我们日常生活中的一些用品含有放射性物质，周围的一些岩石中也有放射性物质，地球上的每个角落都有不断的来自宇宙的射线，等等。
由于这些辐射都在安全剂量范围之内，对我们人体没有伤害。
过量的辐射对人体和动物的组织都有破坏的作用。
人体受到放射性污染，轻者头晕、疲乏、脱发、红斑、白血球减少或增多、血小板减少；而大剂量照射，还会引起白血病及骨、肺、甲状腺癌变甚至死亡，放射性还能引起基因突变和染色体畸变。
因此，在使用放射性物质时，必须注意安全，也要防止放射性物质对空气、水、生活用品等的污染。
课堂小结
重核裂变
原子弹
核电站
核能→内能→机械能→电能
核能的利用
轻核聚变
氢弹
太阳热核反应
迁移应用
1．下列关于核能获取方式说法正确的是( )
A．太阳核心利用核裂变释放能量
B．核电站利用核聚变获取能量
C．原子弹利用核裂变释放能量
D．氢弹利用核裂变释放能量
C
2．关于核聚变，下列说法正确的是( )
A．原子核必须在超高温下才能发生核聚变
B．任何两个原子核都可以发生核聚变
C．原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核聚变
D．目前人类已经建成核电站，利用核聚变发电
A
迁移应用
3．下列关于放射线的说法正确的是( )
A．放射线无污染、无公害，利用简单、方便
B．在利用放射线时要注意进行有效防护和防止污染
C．放射线对人畜伤害严重，有弊无利
D．α射线和β射线是有利的，γ射线是有害的
B
4.从核能到电能，能量转化正确的途径是（ ）
A、核能→机械能→内能→电能
B、核能→内能→机械能→电能
C、核能→内能→电能 D、核能→电能
B
板书设计
第7节 核能
核能
射线：α射线、β射线、γ射线
定义:原子核在转变过程中所释放的能量
途径
重核裂变：原子弹、核电站
轻核聚变：氢弹、太阳内部的热核反应
谢谢
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第7节 核能
【核心概念】
4.能的转化与能量守恒
【学习内容与要求】
4.1 能的形式、转移与转化
知道核能及其应用，知道放射性的应用与防护。
【教学目标】
1.科学观念:.说出核能的概念及其应用；.知道原子核的裂变和聚变是获得核能的两种方式；说出放射性的应用与防护。
2.科学思维:体会核能发电的过程。
3.探究实践:通过查阅核反应堆、原子弹、氢弹发明的史料,知道和平利用核能的方式；描述通过查阅有关放射性发现的史料,知道放射性物质的安全使用。
4.态度责任:通过核能的利用,体会核能的发展前景和重要价值。
【教学思路】核能是原子核在转变过程中所释放出的能量,核能的释放有两种形式:一是重核裂变,如原子弹、核电站等;二是轻核聚变,如氢弹。重核裂变是一个链式反应;轻核聚变比重核裂变释放的能量更强,不易控制。当前应用最多的重核裂变是核电站,核电站中核能的转化过程为核能转化为内能,再转化为机械能,然后转化为电能。核泄漏后对环境的影响很大,主要以放射线的形式向外辐射。
【教学过程】
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境，明确问题 原子弹、氢弹、核电站、核泄漏...... 视频播放： 核能是怎样产生的？人类是如何有效地控制和利用核能的？ 激发学生求知欲。
核能 [情景展示] [问题探究] 结合图片内容,你能获得哪些知识 [思考交流] [归纳提升] 原子核在转变过程中释放出巨大的能量,称为核能。
获得核能的途径 [情景展示] [问题探究] 结合图片内容,你知道获得核能的途径有哪些吗 [思考交流] [归纳提升] 获得核能主要有核裂变和核聚变两条途径,所谓核裂变就是质量较大的原子核(比如铀238)在中子轰击下分裂成两个新原子核并释放出巨大能量的现象。而核聚变则正好相反,是由质量较小的原子核(比如氘、氚)结合成质量较大的新原子核,同时释放出能量的现象,太阳内部的能量就是核聚变产生的。 [继续探究] 你知道人类对核能的利用吗 [思考交流] [归纳提升] 人类能够按需要控制链式反应的速度,使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行, 核能有控制地平稳释放, 这样的核能就可以为人类和平建设服务。可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。核电站就是利用核反应堆提供的能量,使水变成蒸汽,再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。原子核裂变的链式反应不加以控制,在短时间内形成雪崩式的裂变反应,就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸,原子弹就是运用这个原理制造的。人类目前没有找到实用的控制核聚变反应的方式,所以,直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。氢弹就是根据聚变的原理制造的,它的威力比原子弹大得多。 要理清裂变和聚变的区别,以及核电站的发电过程和能量转化
放射线 [情景展示] [问题探究] 如图所示是放射性物质的标志,你知道有关放射线的知识吗 [思考交流] [归纳提升] X射线是最常见也是最为人所知的放射线,具有强大的穿透力。宇宙中还有很多放射线,如α、β、γ射线等。放射性现象在工、农业生产,医疗等领域都有广泛应用,伽马刀就是利用γ射线的穿透性来治疗疾病的。
课堂小结
板书
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第7节 核能
考试这样考
题型一 获得核能的途径
角度1：对核能的认识
1.下列关于核能的说法正确的是（ ）
A.核能是电子绕原子核运动时的动能 B.核能是原子核的内能
C.核能是原子核发生分裂或结合释放的能量 D.核能的释放是化学变化
角度2：核能的获得途径
2.如图所示是现代人们获取核能的两种途径一-裂变和聚变。关于它们的应用。下列说法正
确的是( )
A.甲图是核裂变，乙图是核聚变 B.氢弹就是根据图甲原理制成的
C.原子弹就是根据图乙原理制成的 D.太阳内部的热核反应是核聚变和核裂变两种
题型二 核能的和平利用
角度1：核反应堆
3.“华龙一号”核电站是我国自主研发，它的核心设备是核反应堆。下列说法正确的是（ ）
A.核废料对环境没有污染 B.目前是通过裂变反应来释放核能
C.核电站利用化学燃料 D.反应堆中的链式反应是不可控的
角度2：核电站发电过程中的能量转化
4.如图所示,下列关于核能以及核电站的说法错误的是 ( )
A.核电站是利用核能来发电的 B.核反应堆中发生的是链式反应
C.核废料会对环境造成污染 D.能量转化:核能→机械能→内能→电能
题型三 放射线
角度1：对放射线的认识
5.关于天然放射线性质的说法正确的是（ ）
A.γ射线就是中子流 B.α射线有较强的穿透性
C.β射线是高速电子流 D.电离本领最强的是γ射线
角度2：放射线的利用
6.下列可利用放射线完成的是 ( )
A.对机械设备进行探伤 B.使种子变异,培育优良品种
C.胸透检查 D.上述三种都是
题型四 学科综合
7.如图甲所示是便携式薄膜太阳能发电书包,这样的书包给人们带来了全新的体验,太阳能
来源于太阳内部发生的核 (填“聚变”或“裂变”);如图乙所示,该书包左侧肩
带设计有大小吸盘,由于 的作用,可以在此处放心安
放手机。该书包带有两个USB接口,利用该书包给手机充电时,
书包相当于 (填“电源”或“充电器”)。
能力提升训练
1.2014年5月7日，南京某公司在探伤作业中意外丢失黄豆大
小的放射源铱 192，三天后被追回。铱 192 发出的物质能
穿透三十多毫米厚的钢板，这一性质可用于金属内部探伤。
结合图可推知，铱 192 最有可能发出的是( )
A.可见光 B.α 射线
C.β 射线 D.γ 射线
2.据新华社报道,2017年7月5日中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置东
方超环(EAST)实现了稳定的101.2 s稳态长脉冲高约束等离子体运行(如图甲所示),创造
了世界新纪录。
（1）在上亿度的高温状态下,物质呈现等离子态，
它们可以被磁场约束。东方超环就是通过强
大电流所产生的强大 ,约束的等离
子体。
（2）如图乙所示是东方超环的热核反应示意图,属于 (填“核聚变”或“核裂变”)。
（3）东方超环的反应原理与太阳类似,能量转化是原子核能转化为 。
3.核电站的核心是核反应堆,它以铀为核燃料,核反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内
能,再通过蒸汽轮机和发电机把高温蒸汽的内能转化为电能。如图所示是核电站的原理示
意图,第一回路中水被泵压入核反应堆,在那里被加热,然后进入热交换器,把热量传给第
二回路中的水,又被泵压回到反应堆里。在热交换器内,第二回路中的水被加热成高温高
压蒸汽,然后被送入汽轮机以驱动汽轮机,做功后温度
和压强都降低,进入冷凝器,最后又由泵把它压回热交
换器,高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
（1）从核反应堆到发电机,能量的转化过程是:核燃料
的 能→水的 能→汽轮机的 能
→ 能。
（2）在第一回路的核反应堆的外围,有一层厚厚的水泥
防护层,其主要作用是 。
（3）冷凝器中发生的物态变化是 ,该过程要 热。
（4）在第二回路中,用水做循环液体,原因是水的 较大。
参考答案
考试这样考
1.C 2.A 3.B 4.D 5.C 6.D 7.11.聚变 大气压 电源
能力提升训练
1.D
2.(1)磁场 (2)核聚变 (3)内能和光能
3.(1)核 内 机械 电 (2)防止核辐射 (3)液化 放 (4)比热容
8.如图B3-7-5所示是核电站发电和供电的流程图。关于流程图中各装置的能量转化,下列说法正确的是 ( )
图B3-7-5
A.核反应堆将核能转化为电能 B.汽轮机将机械能转化为内能
C.发电机将机械能转化为电能 D.各种用电器将其他形式的能转化为电能
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