核能的利用教学设计

核能的利用教学设计
教材分析
核能是内能之后又一重要的微观的能量。本节内容主要通过通俗的描述介绍核能的概念，通过大量的图片了解获得核能的两种方式，并且知道重核裂变和轻核聚变两只之间概念上的区别。进而介绍核电站的内部结构和能量转换。最后简单介绍放射线，让学生了解到放射线在生活生产中的利与弊。
学情分析
初中生已经对核能有了初步的认识，但是他们对核电站、原子弹、氢弹之间的工作原理还存在着一定的误区。本节课通过学生感兴趣的内容着手，例如核能的威力、核电站的工作原理、核泄漏处理方法等，结合实际，激发学生的求知欲。
教学目标
知识与技能
能够清楚的表达核能的概念，以及利用核能的两种方式；
能够说出核电站的工作原理已经能量转换的方式。
过程与方法
通过图片及讲解，认识链式反应和热核反应的区别；
通过大量的事例，了解核能的优点以及核能开发可能带来的问题。
情感、态度与价值观
通过对核电站的了解使学生体会到科学技术对人类社会带来的巨大变化；
通过对核事故的了解使学生认识到：科学技术是在不断的进步的。
教学重难点
获取核能的两种方式
区别可控制和不可控制的链式反应
教学教法
以“学生主体、教师主导”的学习方式，充分发挥学生的自主能力和创新能力，通过“引导—探究”的教学方式，充分调动学生的积极性，从而培养学生严谨的科学态度。
教学手段
“演示法”和“讲解法”相结合的启发式教学
教具学具
多媒体课件
教学过程
（一）创设情境，新课导入
材料：1945年8月6日和8月9日，美国将两颗原子弹“小男孩”和“胖子”，分别投到了日本广岛市和长崎市。广岛市80%的建筑物化为灰烬，6.8万人当场丧生，长崎市60%的建筑物被摧毁，当场伤亡8.6万人。该地区核爆炸的幸存者患了各种怪异的后遗症，在随后的几年中，又有大批人痛苦的死去。
原子弹巨大的威力从何而来？
原子弹的能量既然这么大，能否应用到我们的生活生产中呢？
原子弹爆炸后，为何在之后的几年有大量的人痛苦的死去？
（二）新课学习
[知识回顾]：原子核的结构：
质子（带正电）
原子核
中子（带负电）
原子
核外电子（带负电）
讲述：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。
什么是核能？
由于原子核质量的变化而释放的巨大能量叫做核能，也叫原子能。（属于物理变化，属于微观的能）
获取可能的两种方式？
重核裂变、轻核聚变
1.（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。（铀+中子=氪+钡+2-3中子）
【提问】：核反应中存在着大量的铀，一个铀裂变又会产生新的中子，难
道反应会就此罢休么？
【总结】：铀235核在受到中子的轰击后，裂变成2个差不多大小的新粒
子的同时，还释放出2～3个新中子，这2～3个中子又去轰击其它铀235
核，引起2～3个新铀核裂变，又各放出2～3个中子，这些中子又去轰击更
多的铀核发生裂变……随着一个铀核裂变的发生，会引起越来越多的铀核发
生裂变。这样，裂变就不断地自行持续下去，这种现象叫做链式反应。
【延伸】1千克铀235全部裂变，释放的能量超过2500吨标准煤完全燃烧时释放
的能量。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.
【应用】原子弹
如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会引起大量的铀核
发生裂变，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生猛烈的爆炸。原子
弹就是根据这个原理制成的。
2.（轻核）聚变
【提问】理解了重核裂变的概念，同学们你们能不能自己先说说看什么是
轻核聚变呢？
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
叫聚变。（氘+氚=氦+中子）
【提问】我们已经知道重核裂变需要中子去轰击质量较大的原子核，请同
学们思考下，轻核聚变需要的条件？
聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫热核反应。
【应用】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。
【解释】为何单位质量的聚变比裂变释放的能量要多？
应用质能方程解释：E=mc2
【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。
3.核电站
【提问】核能这么巨大，难道只能用于战争吗？如何才能有效地控制核能的
释放？
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。（加强理解原子弹的链式反应是不可控制
的，核电站的链式反应是可控制的）
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
【比较】：比较火力发电站、风力发电站、水力发电站、核电站能量转换。
火力：化学能→机械能→电能
风力发电站：风能→机械能→电能
水力发电站：重力势能→机械能→电能
核电站：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。
【提问】：请同学们比较下可能发电的优点。
优点：①消耗燃料少。只需要很少的核燃料，就能产生大量的电能。
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。
4、放射线
当然核反应也有缺点：例如建造核电站成本过高，核反应产物需要严格处理。同学们知道为什么我们要处理核反应的产物么？
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。（注：放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性）
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。