22.2 核能 教案 2021-2022学年人教版九年级物理

第2节　核　　能
【教学目标】
1.了解核能、核裂变和核聚变。
2.了解核能的优点,知道它可能带来的问题。
【教学重难点】
1.重点:核裂变、核聚变及其应用。
2.难点:核裂变、核聚变的过程。
【课前准备】
教师:多媒体课件。
学生:课下搜集核能的相关知识、火柴。
【教学过程】
【情境引入】
教师介绍材料:威力巨大的原子弹:1945年8月6日,美国在日本广岛上空投下一枚原子弹,使这个城市瞬间变成了废墟,三天后,日本长崎遭到了同样的命运。据有关资料记载,广岛24.5万人死亡,失踪20万人,长崎23万人死亡,失踪15万人,两个城市毁坏程度达60%～80%。
问:你知道为什么原子弹的威力这么大吗?它的能量从哪里来的?从而引入新课。
【互动新授】
(一)核能
让学生自己学习回答以下问题:(1)原子由什么组成?原子核还能再分吗?
(2)什么是核能?怎样才能释放出核能?在学生回答的基础上,汇总得出:
1.原子、原子核:
一切物质都是由分子组成的,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。
2.核能:
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。
(二)裂变
1.裂变:
教师演示:链式反应图或链式反应原理的模拟动画(可以用课件展示,边演示边说明裂变的原理)。
教师介绍: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(图),同时释放出巨大的能量,称为原子核的裂变。
　　教师介绍:经科学家研究1 kg铀235中的铀核如果全部发生裂变,释放出的能量相当于2500 t标准煤完全燃烧放出的能量。
2.链式反应:
提出问题:铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变,放出核能,那么是不是要不断地从外界提供中子,才能维持铀核的不断裂变呢?
学生活动:用火柴模拟链式反应,如图:
用火柴模拟链式反应
　　教师类比:科学家用中子轰击铀235原子核,铀核裂变释放出核能,同时还产生几个新的中子,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。如课本图为链式反应示意图。
链式反应示意图
问:如果链式反应不加控制,将会发生什么?如果加以控制呢?学生讨论。
师生共同得出:如果对裂变的链式反应不加控制,在极短的时间内就会释放出巨大的核能,发生猛烈爆炸,原子弹就是根据这个原理制成的。如果控制链式反应的速度,使核能慢慢地平稳地释放出来,就便于和平利用了。能够缓慢、平稳地释放核能的装置,叫作核反应堆。原理如图:
结合原理图,师生共同总结核电站的能量转化:核能→内能→机械能→电能。
(三)聚变
让学生自学讨论聚变,教师进行指导。师生共同总结得出: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)如图:
氘核、氚核在超高温下聚合成氦核,释放出核能
　　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。
自然界中,太阳内部的温度高达1 000万摄氏度,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。
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、可以实现聚变的氚核。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。愿同学们今后对此做出贡献。
(四)让学生阅读:核电站和核废料的处理
讨论以下问题:核能发电是运用了核裂变还是核聚变?核能发电有哪些利弊?
【课堂小结】
教师:通过今天的学习你学到了什么?有什么成功的经验和收获?
学生:1.知道了什么是核能以及获得核能的两种途径。
2.知道了什么是裂变及其应用。
3.知道了什么是聚变及其应用。
【板书设计】
第2节　核　　能