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人教版
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物理
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九年级（下）
第22章
能源与可持续发展
第2节
核能
1.了解原子、原子核的结构。
2.知道核能的优点和可能带来的问题，了解我国和世界核能利用的新进程。
3.了解核裂变、核聚变。
学习目标
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15时，我国第一颗原子弹爆炸成功。你知道原子弹为什么会突然放出那么大的能量吗？氢弹和原子弹的原理相同吗？
导入新知
原子核（带正电）
核外电子
（带负电）
质子（带正电）
中子（不带电）
新知一
核能
原子
原子的结构
电子
质子和中子
合作探究
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。
分裂
结合
核能
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。
核裂变
核聚变
释放核能的方式
下列关于原子和原子核的说法中正确的是（
）
A．原子核位于原子的中央，带负电荷
B．原子核外的电子带负电，并固定在某一位置
C．原子核带正电，电子带负电
D．原子核内有带正电的质子和带负电的中子
典例1
C
正
高速运动
不带电
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。
1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。
新知二
裂变
裂变
用中子轰击铀核
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？
裂变
发生条件
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？
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。
链式反应
（1）核电站利用核能发电
核反应堆实景
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。
核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。
裂变的应用
核能
内能
内能
机械能
电能
核
裂变
热交换器
发
电机
（1）核电站利用核能发电
秦山核电站
大亚湾核电站
田湾核电站
岭奥核电站
是我国自主设计、制造的
具有世界先进水平的核电技术
“华龙一号”核电站
核能发电的利与弊
链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。原子弹就是根据这个原理制成的。
1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器——原子弹爆炸了。
（2）原子弹
关于裂变反应，下列说法中错误的是（
）
A．所有原子核都能发生裂变反应释放能量
B．裂变反应是重原子核吸收中子后发生的
C．原子弹是利用链式反应释放的能量
D．核电站是利用可控链式反应释放的能量
解析：只有重核分裂成质量较小的核，释放出核能，A选项说法错误，符合题意；B、C、D说法都是正确的，不符合题意。
A
典例2
将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能，这一过程就是聚变。也称为热核反应。
新知三
聚变
超高温
发生条件
聚变
氢弹爆炸产生的蘑菇云
氢弹
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。
聚变的应用
现阶段科学家还没有找到持续可供使用的控制核聚变的方法。海水中蕴藏着丰富的氘核，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题！
裂变
聚变
定义
条件
释放核能大小
是否可以控制
应用
较大原子核分裂为较小原子核的过程
用一定速度的中子轰击较大原子核
质量很小的原子核结合成较大原子核的过程
超高温
巨大
更加巨大
可以控制链式反应速度
目前不能人为控制
核电站、原子弹
氢弹
裂变与聚变的比较
核能的特点
核能的优点
（1）补充人类能源的不足，节约常规能源；
（2）解决能源分布不均衡的问题；
（3）不会造成空气污染。
核能的缺点
（1）核能属于一次能源，会越用越少；
（2）核能存在核污染，一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害；
（3）治理核废料代价较高。
下列说法不正确的是（
）
A.
原子弹是根据链式反应的原理制成的?????????????
??????????????????
B.
氢弹爆炸是不可控制的热核反应?????????????
C.
核反应堆中的链式反应是不可控制的
D.
氢弹是利用核聚变原理制造的
解析：核反应堆中发生的是可控制的链式反应。
C
典例3
核能
裂变
聚变
特点
应用
特点
应用
链式反应可以控制
核电站、原子弹
链式反应不可以控制
氢弹
原子的结构
归纳新知
1．关于原子、原子核和核能，下列表述正确的是(
)
A．原子由质子和电子组成
B．原子核由质子和中子组成
C．核能清洁无污染，利用核能有利无害
D．核能是我国当前利用的最主要能源
B
课堂练习
2．下列关于核能的说法正确的是(
)
A．核能和煤、石油一样都是常见能源，而不是新能源
B．核能和太阳能、风能、水能一样都是清洁无污染的能源
C．原子核发生裂变和聚变都会释放巨大的能量，这就是核能
D．氢弹的爆炸就是核裂变发生链式反应的结果
C
3．获取核能有两条途径：重核的裂变和轻核的聚变。如图所示，甲图属于核_____变；乙图属于核______变。
裂
聚
4．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．能量转换：核能→机械能→内能→电能
D
5．关于核反应，下列说法正确的是(
)
A．只有裂变才能释放出核能
B．氢弹爆炸是利用裂变释放出的核能
C．核反应堆中发生的链式反应是不可以控制的
D．原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的
D
6．下列关于核能的说法正确的是(
)
A．物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能只有两种途径，即原子核的裂变和聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核的裂变制造的
D．只有在人为条件下才会发生热核反应
B
7．如图所示是一种核反应的过程图，这种核反应的原理可用于制造(
)
A．原子弹 B．氢弹
C．导弹
D．普通炮弹
B
8．下列关于核能开发的说法中，你认为正确的是(
)
A．开发核能会带来可怕的核泄漏，产生放射性污染，所以人类应停止开发核能
B．核能是一种稳定、高效、清洁的可再生能源，是其他新能源不可能替代的
C．核电站开发核能是利用可控核裂变过程中释放的核能
D．核反应堆是一种能够控制的链式反应装置，地震等自然灾害不会对它造成影响
C
9．核电池是一种通过换能器将核能最终转化成______能的装置，具有体积小、重量轻、寿命长等特点。请列举一个将来有可能利用核电池供电的产品：___________。
10．(珠海香洲区一模)“中国环流器二号M”被称为“人造太阳”，它主要是让含有质子和_______的氢原子核在超高温下发生
_______(选填“裂变”或“聚变”)，从而获得巨大核能的研究装置。这与
_______(选填“原子弹”或“氢弹”)获得能量方式相同。
电
电动车
中子
聚变
氢弹
11．(酒泉瓜州县一模)我国正在大力开发核能发电，核电站利用核反应堆中核
______(选填“聚变”或“裂变”)来加热水，将核能转化为水蒸气的内能，再通过蒸汽轮机带动发电机转动，将_______能转化为电能。某核电项目建成后，四台机组年发电总量约为3×1010
kW·h，这些电能相当于完全燃烧___________kg的烟煤释放出的能量。(烟煤的热值为3×107
J/kg)
裂变
机械
3.6×109
12．我国就参与了国际科研合作项目《国际热核聚变实验堆联合实施协定》，研究可控核聚变技术。该技术可用氢的同位素氘和氚聚合发生核聚变释放能量，并不会产生放射性污染，如图甲所示。而氘可以从海水中提取，从1
L的海水中提取的氘参与核聚变反应放出的能量相当于300
L优质汽油完全燃烧放出的热量。若这些核能用来发电的效率可以达到50%，所产生的电能可供如图乙所示的牵引功率为4
800
kW的“和谐号”电力动车组以252
km/h的运营速度匀速行驶多少公里？(计算结果保留一位小数)(汽油密度：0.71×103
kg/m3，汽油热值：4.6×107
J/kg)
再见
