3.8核能的利用

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
课题 3.8核能的利用 课型 新课 课时 第1课时
教学目标 1、知识与技能：了解原子核的裂变和聚变是获得核能的两种方式，介绍和平利用核能的方式，了解放射线。2、过程与方法：通过观察图片、模型等来了解核电站、核能开发的新进展。3、情感、态度、价值观：认识和平使用核能的优点及开发核能可能带来的问题。
重点 获得核能的两种方式
难点 核能的和平利用和放射线
教学方法
教学准备
板书设计
考点分析 ①知道核能的利用（考试要求a）
教 学 过 程
（一）引入新课 通过投影展示原子弹爆炸的情景。引言：1945年8月6日和8月9日，美国将两颗原子弹分别投入到日本的广岛和长崎，两座城市瞬间化为废墟。原子弹爆炸时释放出的巨大能量是怎样产生的？这种能量可以用到我们的生产和生活之中吗？事例2：（教材110页3-71）1964年10月16日下午3时，在我国西部地区新疆罗布泊上空，一个巨大的火球和蘑菇云升上了戈壁荒漠，中国第一颗原子弹爆炸成功了，为什么原子弹有那么大的威力呢？原子内部有什么秘密呢？（二）新课教学◇ 『知识回顾』：原子的结构：原子位于中心的原子核和核外电子组成。原子核又由质子和中子组成。质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或重新组合是极其困难的，但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能。○说明：核能与内能的区别——物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。物体的内能再大，它的原子核不能裂变或聚变，也不能释放出核能，同样物体的核能大，内能未必大。可见，核能与内能完全是两个不同概念。一核能1核能：原子核是可以改变的，有些原子核在改变的过程中会释放出巨大的能量。（原子核发生变化时释放的能量）这种能量称为核能。获得核能的两种途径：（重核）裂变和（轻核）聚变。或说，裂变和聚变是获得核能的两种途径。人类只能对核裂变进行控制，而核聚变还不能人为控制，如太阳内部能量的获得、氢弹等。◇『链接』：2.裂变㈠（重核）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，并释放出能量的过程。1千克铀235全部裂变，释放的能量超过2000吨标准煤完全燃烧时释放的能量。『延伸』：若标准煤的热值为2.93×107焦/千克，求1千克铀全部裂变释放的能量为多少焦？解析：Q＝qm=2.93×107焦/千克×2.5×106千克≈7.33×1013焦.㈡链式反应：裂变时产生的中子继续轰击其他铀核，导致一系列铀核持续裂变。例：如产生的中子继续轰击其他铀核，就会导致一系列铀核持续裂变。（用火柴模拟链式反应.）㈢应用：原子弹、核电站核心——核反应堆等。原子弹：根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果。原子弹是可裂变不加控制，在极短时间内释放出巨大能量的毁灭性武器。航空母舰：常以核反应堆做动力，就是利用核裂变提供巨大能量。3.聚变㈠（轻核）聚变：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。如一个相对原子质量为2的氢核和一个相对原子质量为3的氢核结合成为一个氢核，这种现象称为聚变。㈡发生条件：聚变反应需要在很高的温度下才能发生，所以也叫热核反应。热核反应是利用聚变获得原子能的。㈢应用：氢弹。氢　弹――根据核聚变的原理制成。威力比原子弹还大。即单位质量的聚变比裂变释放的能量要多。目前聚变还不能人为控制。（氢能源的优点：化学能转化为内能。热值高，无污染）◇『链接』：**例：太阳内部时时刻刻地进行着大规模的聚变，释放的核能以电磁波的形式辐射出来，地球上的人类每天都享用这聚变释放出的能量。太阳能被称为21世纪能源。利用太阳能的设施或过程有植物的光合作用、太阳能电池、太阳能热水器等。☆『思考』：自然界只有在人为的条件下才会发生聚变吗？答：不对。自然界除了人为的聚变反应外，太阳和许多恒星内部都进行着大规模的聚变反应，并以光和热的形式将核能辐射出来。二、核电站——利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。（和平利用核能的装置。）利用核能发电的电站叫核能发电站。1目前的核电站都是控制裂变的链式反应的速度。使核反应缓慢地进行裂变而工作，并源源不断地释放核能。原理：让裂变核能在人为控制下逐渐地释放出来，并最终转化为电能。核反应堆中发生的是可控制的核裂变。（注：目前人们已能人为控制裂变，但还不能人为有效地控制聚变核能，并在生活中广泛应用。）☆『思考』：原子弹与核电站的根本区别是：原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率。2核电站的核心是核反应堆。其工作过程是：核裂变产生大量热量使水变成高温的水蒸汽，水蒸气推动汽轮机运转，把内能转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电。得到电能。核能获得途径是：核反应堆→汽轮机→发电机→电其能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能水经加热生成高温高压蒸汽，送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度和压强都降低，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。◇特点：①消耗燃料少。只需要很少的核燃料，（注：石油、天然气是化石能源，它们的大量使用破坏了生物圈中的碳平衡，使大气中的二氧化碳的含量迅速增加，导致全球气温升高。）就能产生大量的电能。『解释』：1千瓦时电能的成本要比火电站低20%以上。一座1×106 kW的核电站每年只需25—30吨铀，而相同功率的火力发电站，每年则需要2.5×106吨标准煤。为了消除我国在能源储藏与消耗上的不平衡性，在华东、华南等地区发展核电站是迫切需要的。○注意：用过的核燃料仍具有放射性，不能随意排放。核电站产生的核废料不能像生活垃圾那样被处理或进行二次加工利用。②污染少。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成本低。从长远看，核能发电成本远低于火力发电。◇『链接』：新能源：太阳能、地热能、潮汐能等。**例：太阳能汽车是利用太阳能电池将收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。三放射线1原子核在裂变和聚变时会产生许多肉眼无法看见、能量很高的射线，如α射线、β射线、γ射线。α射线：带2个单位正电荷，是氦原子核　　β射线：带1个单位负电荷，是高速的电子流γ射线：电中性放射线物质的标志：2放射线的利和弊。⑴利：可用于机械设备探伤、；如检查金属板内部有无砂眼、裂纹（裂痕）等。处理种子变异，培育出新的优良品种，使农作物增产；检查和治疗恶性肿瘤、⑵弊：大剂量的放射线会对人畜造成伤害，所以核反应堆在使用中技术含量很高，稍有不慎，会造成核污染，在利用核能必须注意防止这种污染。所以核电站在修建时会有很厚的水泥防护层。◇『教学反思』：未来的新能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规的、不可再生的能源，从理想角度考虑，它必须满足什么条件？解析：资源必须足够丰富，可以保证长期使用；必须足够便宜，可以保证多数人用得起；相关的制备、应用技术必须成熟，可以保证大规模使用；必须足够安全、清洁，保证不会污染环境等。如太阳能、氢能源等。
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网