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华师大版科学九年级（下）核能的开发与放射性防护教学设计
课题 核能的开发与放射性防护 单元 第六单元 学科 科学 年级 九年级
学习目标 了解放射性和放射性元素；知道核裂变和核聚变，目前核电站使用的是核裂变技术；知道核电站核心是核反应堆；了解放射性的应用与防护
重点 核裂变与核反应堆
难点 核电站运行原理
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 提出问题：1、什么是常规能源？常规能源有哪些 2、什么是新能源？常见新能源有哪些？核能是新能源，它是怎么获得的？引入新课。 回答老师提出的问题，思考核能及核能的来源。 复习知识，引入新课。
讲授新课 一、放射性和放射性元素图片展示天然石材、车载式伽马射线成像仪引出课题，什么是放射性？什么物质会发出放射线？教师引导学生阅读教材，了解放射性及放射性元素。教师讲解常见三种放射线：带正电的α射线（高能氦核流）、带负电的β射线（高能电子流）和电中性的γ射线（高能电磁波）。图片展示常见放射线的穿透能力不同：穿透能力最强的是γ射线，其次是β射线，最弱的是α射线。二、核能和核能的释放教师引导学生阅读教材掌握核能与核能释放的两种途径：重核的裂变和轻核的聚变。重核裂变：用中子轰击铀核时，发现铀核吸收 ( http: / / www.21cnjy.com )中子后，分裂成了两个中等质量的原子核（氪- 92与钡- 141），同时释放出巨大的能量。人们把这个现象叫做重核的裂变。图片展示重核裂变的链式反应，教师讲解，学生理解掌握。裂变的应用原子弹：原子核裂变的链式反应不加限制，在短时间内放出巨大的能量，就会发生猛烈的爆炸。原子弹就是应用这一原理制造的。展示原子弹爆炸的图片，进行爱科学、爱国教育。核反应堆可控制地进行核反应的装置称为核反应堆，核电站就是利用此原理工作的。教师引导学生阅读科学家小传，了解爱因斯坦的历史故事。轻核聚变较轻的原子核结合成较重的原子核时，也能释放能量，这种现象叫做轻核的聚变。阅读教材了解热核反应概念，并知道太阳能的来源太阳内部的热核反应。阅读教材，了解我国原子弹、氢弹发展历程。核电站教师指导学生阅读教材，了解核电站如何将核能转化为电能的。教师引导学生讨论活动：关于我国是否应该大力发展核电站的讨论。阅读教材内容，了解核电站的优越性：经济效益高、对环境的污染小、清洁、安全性高、资源丰富。阅读小资料：了解日本福岛核电站事故及核电站的安全性图片展示核泄漏事故，30年后的切尔诺贝利的荒凉景象及所带来的危害。图片展示我国秦山核电站的安全性能有保障。四、放射性的应用与防护放射性的应用工业上；2、农业上；3、医疗上放射性的防护事物有有利的一面，也有有害的一面，人们在利用放射性的同时，它也会给人类带来一些危害，人们要想方法进行防护。通过视窗了解利用放射性考古的方法。多媒体展示巩固提升练习题 看图片思考问题。认真阅读教材。了解三种射线，观察图片了解不同射线的穿透能力不同。认真阅读教材，小组一起分析核能，及获取核能的两种途径。仔细观察图片，了解核裂变及核裂变链式反应。阅读教材，小组交流，掌握原子核裂变的应用。阅读科学家小传，了解爱因斯坦的小故事。阅读教材掌握轻核聚变及热核反应。阅读教材，了解原子弹、氢弹研制过程。小组讨论活动中的问题。阅读教材，了解核能的优越性。观看多媒体图片，了解日本福岛及诺贝利核泄漏事故的危害。阅读教材，了解放射性的应用。学生阅读教材了解放射性的危害与防护。小组讨论，完成问题。 引入放射性概念。培养学生阅读能力，提取有用知识能力。了解三种射线的特点及特性。培养学生阅读能力，分析问题的能力。小组交流裂变与裂变的链式反应，培养学生思考能力及语言表达能力。掌握核能的应用。掌握物理学史。培养学生阅读能力。培养爱国主义精神，培养学生爱科学的思想。拓展学生知识面，了解核能的多方面知识。培养学生观察能力，培养学生安全意识。培养学生阅读能力，了解放射性的应用。了解放射性考古的方法，拓展学生知识面。培养学生解决问题的能力。
课堂小结 小组讨论总结。
板书 一、放射性和放射性元素放射性元素所放出的射线：带正电的α射线（高能氦核流）、带负电的β射线（高能电子流）和电中性的γ射线二、核能和核能的释放1、核能 2、重核裂变 应用：核电站；原子弹3、轻核聚变 应用：氢弹三、核电站四、放射性的应用与防护
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华师大版 九年级下
6.3核能的开发与
放射性防护
导入新知
1、什么是常规能源？常规能源有哪些
利用历史长、使用范围广、技术成熟程度高的能源称为常规能源。
煤炭、石油、天然气等属于常规能源。
2、什么是新能源？常见新能源有哪些？
与常规能源相对应，推广时间短、使用范围小以及目前还处在研究或开发过程中的能源。
太阳能、风能、核能等属于新能源。
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新知讲解
放射性和放射性元素
天然大理石材
车载式伽马射线成像仪
天然石材会有放射性，用它建造房屋，对居住在里面的人会有危害；癌症病人，可以利用某种放射线，把癌细胞杀死。
那么，什么是放射性？什么物质会发出放射线？
新知讲解
科学研究发现，铀（U ）、钋（Po）、镭（R a）等元素能够自发地放出放射线。除了这些元素以外，还有许多天然存在的元素也都能自发地放出放射线。科学家把元素的这一特性叫做放射性，并把能够自发地放射穿透力很强射线的元素叫做放射性元素。
铀-235
居里夫人和镭元素
钋元素
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新知讲解
放射线：放射性元素在衰变或裂变时会放出能量很高的粒子流，如会释放出带正电的α射线（高能氦核流）、带负电的β射线（高能电子流）和电中性的γ射线（高能电磁波）。
α射线
β射线
γ射线
纸
铝
混凝土或铅
穿透能力最强的是γ射线，其次是β射线，最弱的是α射线。
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新知讲解
核能和核能的释放
原子核在转变过程中所释放的能叫做原子核能，简称核能。核能过去也称原子能。
核能的释放有两条途径：重核的裂变和轻核的聚变。
核能是从原子核内部释放出来的，它比化学反应中所释放出的化学能要大得多。
比如，1g氮核全部转变成氧核时，所释放出来的核能，就相当于燃烧4t煤所释放的化学能。
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重核的裂变
用中子轰击铀核时，发现铀核吸收中子后，分裂成了两个中等质量的原子核（氪- 92与钡- 141），同时释放出巨大的能量。人们把这个现象叫做重核的裂变
中子
中子
中子
中子
铀-235
能量
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每次铀核裂变还会放射出2～3个中子来。中子又击中另外铀核，它们分裂后又会放出中子来。这样，由中子引起的裂变铀核越来越多，释放出的能量也就越来越大，这种链锁式的铀核裂变反应称为链式反应
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1、原子弹
如果原子核裂变的链式反应不加限制，形成雪崩式的裂变反应，在短时间内放出巨大的能量，就会发生猛烈的爆炸。
原子弹就是应用这一原理制造的。
重核裂变应用
我国第一颗原子弹爆炸
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2、核反应堆
如果控制链式反应的速度，主要是对中子的数量及能量加以控制，使原子核的裂变反应连续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样核能就可以得到和平利用。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发电的
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科学家小传
爱因斯坦
伟大的物理学家爱因斯坦从小对数学与一些小机器特别有兴趣。强烈的好奇心，唤起了他探索自然奥秘的极大兴趣。他在1905年发表的五篇科学论文，几乎涉及了20世纪理论物理发展的主要领域，有人说这五篇论文都有资格获得诺贝尔奖。爱因斯坦在科学上的主要贡献是在相对论与量子论这两个方面。爱因斯坦在诸多领域做出了里程碑式的贡献；作为一个思想家，他留下了许多启迪人们思想的精神财富；作为一个争取自由与和平的战士，他对邪恶势力展开了不懈的斗争。
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较轻的原子核结合成较重的原子核时，也能释放能量，这种现象叫做轻核的聚变。
轻核聚变
中子
重氢氘核
轻核融合
重氢氚核
形成氦核
释放能量
被排斥的中子
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把它们加热到很高温度，可以使它们聚合为氦核，这种聚变现象只能在高温高压条件下发生，所以就称为热核反应。
氢弹是比原子弹爆炸力更强的核武器，它就是利用核聚变原理制成的。
自然界中的太阳及许多恒星内部正进行着规模巨大的热核反应，正是热核反应为太阳提供了巨大的能量，让我们地球上的人类享用着聚变反应所释放的能量。
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科学 技术 社会 环境
我国的原子弹和氢弹
在钱三强、邓稼先等带领一大批优秀科学家，进行了无数次的实验，攻克了一个又一个难关，终于成功造出了原子弹。1964年10月16日，我国第一颗原子弹试验爆炸成功。1967年6月17日，我国又成功试爆了第一颗氢弹。氢弹爆炸的成功，说明我国核技术水平已经位居世界前列。
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核电站
核电站的核心是核反应堆。核反应堆的主要材料是核燃料、慢化剂和冷却剂。目前世界上的核电站大多数用低浓度铀或天然铀作为核燃料。
核电站中的反应堆
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核反应堆循环水回路，第一回路管道通过反应堆的中心把核反应放出的能量带出。第二个回路通过热交换器，获取第一个回路的能量，使第二回路中的水转化成蒸汽，推动汽轮机运转，把内能转化成机械能。汽轮机带动发电机，把机械能转化成电能。
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小资料 秦山核电站
秦山核电站最引人注目的是有十几层楼高呈圆柱形球状屋顶的建筑，称为安全壳厂房。安全壳厂房的外壳厚约1 m，用预应力钢筋混凝土浇筑制成；在外壳内是一层用钢板拼接而成的内壳，核反应堆
则安装在内壳的中央。为了防止核反
应堆中的放射性物质外泄污染环境，
整个厂房被密封。
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秦山核电站具有很高的安全性，经专家测试，每年的辐照量只有1～2毫雷姆相当于经常看电视受到的辐照量，对人体无影响。
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活动
关于我国是否应该大力发展核电站的讨论
1. 收集关于是否要大力发展核电站方面的各种观点和资料。
2. 从能源、环保、安全及经济等角度讨论我国是否应当发展核电。
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阅读 核电站的优越性
核电站与目前流行的燃煤电站和水电站相比具有无可比拟的优点：
首先，核电站的经济效益高。
其次，对环境的污染小、清洁，走进核电站你会有来到花园的感觉。
第三，安全性高。
第四，资源丰富。核电站用的核燃料主要是铀，按照目前技术开发估计天然铀资源可以供人类使用几千年。
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日本福岛核电站事故及核电站的安全性
小资料
2011 年3月11 日，在地震和海啸共同影响下，日本福岛第一核电站由于无法供电，导致注水冷却无法继续，燃料棒温度不断升高，出现了“堆芯熔融”，放射性物质发生泄漏，另外，反应堆温度升高，又导致氢气爆炸的重大事故。
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福岛核电站事故是继美国三里岛核电站和苏联切尔诺贝利核电站两起重大事故后的第三起重大事故。
30年后的切尔诺贝利
核辐射的危害
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我国秦山核电站的反应堆，采用了不需要交流电源和应急发电机实现冷却堆芯的“非能动”的先进技术，因此类似于福岛核电站的事故就不可能发生。
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放射性的应用与防护
1、应用：
工业上利用放射线的穿透物体的本领，用来检测控制钢板或纸张的厚度，也可以用来检查金属内部的砂眼及裂缝。
农业上，通过放射线照射种子，使种子发生变异，培育出优良品种，使农业增产。
在医疗卫生上，利用射线可以检查和治疗恶性肿瘤。
γ刀治疗癌症
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2、放射性的防护
长期过量的放射线照射对人体是有害的。在需要利用放射线的地方，如医院、实验室，必须用铅玻璃、铅板等把放射性物质与人体隔开。
严格管理放射源，不允许非专业人员接触放射源。防止放射性物质泄漏，以避免污染环境。
燃煤、大理石、夜光珠等也都具有放射性，因此除避免与它们直接接触外，应尽量少食用经煤炭直接烘烤的食物，注意室内通风排气。
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每一种放射性元素随着射线的不断放射，射线的强度不断减弱，元素进行着自发衰变，从一种元素转变为另一种元素。
如放射性元素铀，经过放射衰变最后转变为元素铅。根据物质内部所含放射性元素与其衰变后新元素的比例，我们可以推算出一些物质存在的年代。
视窗 放射性元素与考古
新知讲解
视窗 放射性元素与考古
对于含铀的岩石，可以根据这种岩石含轴和铅的比例来推算岩石的年代。
对于古生物化石常利用放射性元素碳 — 14的含量来测定其年代。
岩石形成时的放射性元素含量
一段时间以后，放射性元素减少了一半，这段时间称为半衰期
又经过一个半衰期，剩余的放射性元素为最初时的四分之一
巩固提升
1、天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法中不正确的是（ ）
A．一张厚的黑纸可以挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B．γ射线是高频电磁波
C．β射线是高速电子流
D．三种射线中对气体电离作用最强的是γ射线
D
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巩固提升
2、（2017 福建）为缓解电力紧张的状况，我省正在加大核电站的建设．下列说法正确的是（ ）
A．核电站将核能最终转化为电能
B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C．核能发电使用的燃料是天然气
D．核电站利用的核能属于可再生能源
A
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巩固提升
3、（2017 绵阳）目前世界上很多国家把核能发电当做解决能源危机的主要措施．下列关于核能的认识，正确的是（ ）
A．核能是可再生能源
B．核能发电是利用原子核裂变释放的核能
C．核能发电是利用原子核聚变或裂变释放的核能
D．核能发电释放核能的过程与原子弹爆炸释放核能的过程相同
B
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巩固提升
4、图为核电站发电流程图．在核电站的发电过程中，能的转化顺序正确的是（ ）
A．核能，电能，机械能，内能
B．核能，内能，机械能，电能
C．核能，机械能，内能，电能
D．核能，内能，电能，化学能
B
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课堂小结
一、放射性和放射性元素
放射性元素所放出的射线：带正电的α射线（高能氦核流）、带负电的β射线（高能电子流）和电中性的γ射线
二、核能和核能的释放
1、核能
2、重核裂变 应用：核电站；原子弹
3、轻核聚变 应用：氢弹
三、核电站
四、放射性的应用与防护
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