第7节《核能》教学设计
【设计理念】?
学生已知道原子核是由质子和中子组成的。教材借助学生已有的知识，采用通俗描述的方法给出核能的概念。原子核内部储藏了巨大的能量，这个能就是核能。提前留下作业，让学生搜集关于核能的信息，组织学生阅读“STS核电站和核废料处理”。通过列数据，举例子，对比等手法，介绍获得核能的两条途径──裂变和聚变。通过演示让学生理解链式核裂变的原理，再通过逆向思维了解核聚变的知识。本节教学应以讲授为主。由于核能、裂变、聚变、链式反应等概念均涉及到核反应知识，而学生头脑里，这部分知识是一个空白。因此，讲授过程中要贯彻通俗性原则，不宜过深。?
【教学目标】?
1．知识与技能?
通过实例了解核能。知道核能、裂变、聚变。放射性物质的安全使用。
2．情感、态度与价值观?
初步认识科学及相关技术对于人类生活的影响?
了解核能的优点和可能带来的问题?
能通过收集信息、阅读资料、相互交流，判断核能和我们生活的有关说法是否正确?
学会辩证的看问题?
【教学过程】
教学? 环节 教师活动 学生活动 教学? 目的
创 设 情 景 引 入 新 课 播放广岛原子弹爆炸视频? 你知道广岛吗？1945年8月6日，美国向日本广岛投下第一颗原子弹，该城大部分被摧毁。据日本有关部门统计，迄今为止，因广岛原子弹轰炸而死去的人已达22万多。出示原子弹爆炸后浓烟笼罩广岛上空的图片。 你看完视频有什么感想？? 你知道为什么原子弹的威力这么大吗？你想知道它的原理吗？学习了本节知识后你就会明白了! 学生观看视频，谈观后感? 思考问题，并讨论回答。 学生分析、回答相关问题。 利用录象、图片等历 史资料引入新课，引起学生的兴趣。提出问题让学生讨论，培养了学生的发散思维。? ? 培养学生观察、分析、概括能力。
实 验 探 究 解 决 问 题 1．原子、原子核和核能 一切物质是由分子组成的，分子又由原子组成，而原子由质子、中子、电子三种粒子组成。质子带正电荷，电子带负电荷，中子不带电。质子和中子的质量比电子大得多，处于原子中心，构成非常小的原子核。质子和中子依靠强大的 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，就可以释放出惊人的能量，这就是我们说的核能，又称原子能。自然界中有一种铀矿提取的铀，人们对它非常感兴趣。这是为什么呢？ 2．裂变?1939年，科学家首次用中子轰击较大的原子核，使它变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，称为原子核的裂变。为了让裂变继续下去，科学家用中子轰击铀235原子核，铀核裂变释放出核能铀核分裂会释放出巨大的能量，同时还产生几个新的中子。释放的能量到底有多大呢？ 3．链式反应? 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，这就是链式反应。链式反应知识学生很难理解。教师通过点燃火柴，学生通过看到明显的现象，会收到较好的效果。链式反应如果不加以控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变释放出极大的能量。例如：原子弹爆炸（课本图19．2-6）时发生的链式反应是不加以控制的。 你知道我们国家第一颗原子弹是在什么时间、什么地点爆炸成功的吗？? 为了打破核垄断，抵制核讹诈，我国科技工作者自力更生、发奋图强，从1961年起自己进行核武器的研制，在党中央的亲切关怀下，全国一盘棋，用了短短4年时间就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹。 播放录像：我国第一颗原子弹爆炸的实况。? 这是我国第一颗原子弹试爆的实况，其威力超过了第二次世界大战期间美国在日本广岛上空爆炸的原子弹。紧接着于1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹，完成了其他国家要十几年或几十年才能做完的工作?加以控制的链式反应，能够使核能和平利用。例如：课本核电站的核反应堆中发生的链式反应，就是可加控制的链式反应。?我们应该控制链式反应，把核能应用于和平建设事业。? 1942年人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。标志着人类从此进入了核能时代。?当时的核反应堆得功率非常小播放视频，感知核反应堆得建立以及核反应速率的控制 用学过的知识分析核电站中的能量转化的过程和发生的物态变化 核能-内能-机械能-电能 4．聚变?除了裂变外，如果将质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成氦核，会释放出更大的核能，这就是聚变，有时也把聚变称为热核反应。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量。氢弹就是利用此原理制成的。? 播放录像：我国第一颗氢弹试爆实况。? 这是我国试爆第一颗氢弹的情况，与原子弹相比，氢弹所用的燃料更少，而威力则比原子弹大很多。 原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？因为它们都利用了核能。我们知道化学能是在原子发生变化时放出的能量，而核能是在原子核发生变化时放出的能量。? 核电站的隐患？? 图片展示切尔诺贝利和日本福田的的核泄漏，带来的伤害？? 讨论;核能到底是天使还是魔鬼？? 从清洁、运输、成本、核污染、核废料的处理进行辩论放射线的优缺点。 学生回忆化学学过的关于分子、原子、原子核、质子、中子的知识。 学生阅读讨论??? 一千克铀235裂变时可以放出约的能 量约为2000吨煤完全燃烧放出的能量。 复习Q=qm? 分析类比总结。? 学生分组动手实验 1、将火柴搭成如课本图19．2-3所示的结构，点燃第一根火柴后，观察所发生的情况。2、将木牌竖直摆放，推倒一个观所发生的的情况。注意：? 小心烫伤，?小心火灾!?学生观看我国第一颗原子弹爆炸的视频，畅谈自豪感 学生根据之前的查阅的资料，分享核电站的发展的现状 学生分析核能发电中的能量转化 如何实现聚变，如何利用聚变释放的核能，科学家正在积极地探索着。海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氘核。科学家预言?通过可控制聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。愿同学们今后对此作出贡献。? ? ?学生讨论核能带给我们方便的同时，有哪些隐患？ 培养学生联系旧知，纳入新知的能力。 培养学生联系旧知，从阅读中获得信息的能力???? ????? 学生通过计算自己去体会能量的巨大。 培养学生类比归纳总结的能力 培养学生的爱国思想和自豪感 学生体会科技的进步，利用发展的观点来看待问题 用辩证的观 点来看待问题
当堂训练
小结 重核的裂变--链式反应（原子弹，核反应堆）? 核能的释放? 轻核的聚变（氢弹，"中国环流器1号"）
课后作业 查阅资料，对你所持有的观点，写一篇关于核能的文章，可以是对核的观点，也可以是核的畅想 完成作业。
【教学反思】?
人们现在还不能像控制裂变那样有效地、随心所欲地控制聚变反应，和平利用聚变释放的核能，但是由于核聚变可以释放比裂变更大的核能，而且不像裂变那样会产生较大的放射性污染，其原料氘和氚等又比铀丰富得多，因此控制聚变反应是一个非常吸引人的课题。同学们将来也许能参与其中，成为我国和平利用聚变释放核能的有功人员，为开发我国的新能源作出重大的贡献，我们期待着这一天。?
通过教学发现课堂时间比较紧张。在有限的课堂时间内要想充分发挥学生对探究问题的自主性、体现学生学习的主体性，则时间的矛盾总是存在的，把握不好就会使一个问题的讨论面太大，时间拖得太长，还会远离研究主题，浪费时间等等。所以在组织教学过程中，必须使每个环节十分严密，力争排除一些客观干扰因素，也就是要把握好引导的“度”，对于如何更好地激发学生的探究欲望和兴趣，培养发散性、创造性思维等方面的问题也值得再讨论。?
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(共34张PPT)
核 能
小男孩
胖子
1945年8月6日和8月9日,美国将两颗外号为“小男孩”和“胖子”的原子弹,分别投到日本的广岛和长崎,原子弹爆炸时产生的巨大能量将两座城市在瞬间化为废墟。
幻灯片 1
广岛市80％的建筑物化为灰烬，6.8万人当场丧生，5年后因原子弹死亡人数达到24.7万人；长崎市60％的建筑物被摧毁，当场伤亡8.6万人，5年后共死亡14万人。该地区核爆炸的幸存者也不同程度受到放射性污染，患了各种怪异的后遗症，在随后几年中，又有大批人痛苦地死去。
原子核
（正）
核外电子
（负）
质子
（正）
中子
（不带电）
质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。
2．核能
质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使它们分裂或结合都是极其困难的。
当原子核发生变化时释放出的巨大能量，称为核能。
二、获得核能的途径
（2）(轻)核聚变
（1）(重)核裂变
一、 核能
（1）核裂变
质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量较小的新原子核，并释放出能量的过程。
1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变。
1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2 000 t煤完全燃烧时释放的能量。
用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。
外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？
1．发生裂变的条件
（1）核裂变
那么，地球上的能源是否是无尽的呢？
将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？
2．链式反应
用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。
想想议议
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。
将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。
氦核
中子
氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。
(2)核聚变
能量
聚变
核能
约为等质量的铀核裂变的7倍
聚变需要在几百万摄氏度超高温下才能发生，因此聚变又叫做热核反应。
氢弹就是根据轻核聚变的原理制成的，威力比原子弹还要大。
核能
核聚变 50亿年
自然界中，太阳内部的温度高达1千万摄氏度以上，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。
我国第一颗原子弹爆炸时的情景
我国第一颗氢弹爆炸时的情景
1964年10月16日，我国爆炸了第一颗原子弹，成功地进行了第一次核试验。原子弹爆炸的成功吸引了全世界的目光，一夜之间中国跨进了核大国行列，全世界刮目相看。
二、核能的和平利用
如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下缓慢进行，释放的核能就可有效地利用。
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—核反应堆.
核反应堆能缓慢、平稳地释放核能.
――核电站
核能
核反应堆
1942年人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。标志着人类从此进入了核能时代。当时的核反应堆的功率非常小。
核能
思考：核电站工作过程中，能是如何转化的？
核能→内能→机械能→电能
秦山核电站(浙江)
大亚湾核电站(广东)
1994年底，全世界核电站的发电量已经占总发电量的17%。我国十分重视核能的利用，目前，秦山核电站和大亚湾核电站已经运行发电，几座新的核电站正在建设之中。
核电站实施纵深防御、多重保护、多样性的设计原则，确保核安全。以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防止放射性物质的外泄。
第一道屏障是锆-4合金的燃料包壳，它把核燃料及其裂变产物封闭起来。
第二道屏障是壁厚为175毫米钢板制成的反应堆压力容器以及相应的管道设施，它把反应堆冷却剂包容在里面，防止有放射性的反应堆冷却剂外泄。
第三道屏障是反应堆安全壳，它是高72.5米、外径38米、厚1米的钢筋混凝土制成的圆柱形建筑，内衬6毫米的钢板。
氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。
可控聚变尚未实 现，海水中蕴藏着丰 富的氘核，科学家预 言，通过可控聚变来 利用核能，将有望彻 底解决人类能源问题。
暂时不可控制，努力的方向
课题背景
核能
天使？魔鬼？
核能
核能
切尔诺贝利核泄漏
核能
日本福田核泄漏
课题背景
核能
α射线
β射线
γ射线
大剂量放射线对人畜会造成很大的伤害；但是，如果用较小的剂量，并谨慎地加以控制，射线也可以为人类做许多事。
放射性物质的标志
γ射线在医学上的应用
人体受到放射性污染，轻者头晕、疲乏、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。
小结:
一、核能
1、定义：
原子核在发生变化时释放的能量。
2、获得核能的方法：
重核裂变：质量较大的原子核在中子的轰击下分裂成2个新原子核，并释放出能量的过程。是制造原子弹的原理。
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。是制造氢弹的原理。
二、核能的和平利用－－核电站
1、能量转化：
核能
热能
机械能
电能
2、我国第一座自行设计建造的核电站：
－－秦山核电站
三、放射线：
小结:
α射线
β射线
γ射线
问题：
请比较核能发电的优点和缺点：
经济
清洁
安全
缺点：1、核废料的处理
2、…………
练习：
裂变
聚变
B
A
B
