第二十二章第2節(jié)核能 教案-人教版九年級(jí)物理全冊(cè)

第2節(jié)核能設(shè)計(jì)說(shuō)明本節(jié)內(nèi)容由“核能”“裂變”“聚變”三部分組成。學(xué)生由于對(duì)裂變、聚變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)等概念比較陌生，所以在教學(xué)過(guò)程中，以講授為主，貫穿始終。核能的學(xué)習(xí)先復(fù)習(xí)學(xué)過(guò)的原子結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)展示圖片和數(shù)據(jù)資料得出核能的定義，這樣由已有知識(shí)自然過(guò)渡到新知識(shí)，學(xué)生更容易接受。裂變部分先介紹裂變的定義，而做好火柴持續(xù)燃燒類(lèi)比鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的實(shí)驗(yàn)是解決裂變難點(diǎn)的關(guān)鍵。通過(guò)圖片對(duì)比，幫助學(xué)生對(duì)加以控制的核反應(yīng)和不加控制的核反應(yīng)形成清晰的認(rèn)識(shí)。學(xué)習(xí)裂變后，利用逆向思維法引出另一種核能方式——聚變，然后通過(guò)圖例分析和氫彈爆炸等視頻，使學(xué)生了解聚變。教學(xué)目標(biāo)【知識(shí)與技能】1.了解原子、原子核的結(jié)構(gòu)。2.知道核能的優(yōu)點(diǎn)和可能帶來(lái)的問(wèn)題，了解我國(guó)和世界核能利用新進(jìn)展。3.了解核裂變、核聚變?！具^(guò)程與方法】通過(guò)類(lèi)比的方法來(lái)研究核裂變的過(guò)程?！厩楦小B(tài)度與價(jià)值觀】知道核能的優(yōu)點(diǎn)和可能帶來(lái)的問(wèn)題，了解我國(guó)和世界核能利用新進(jìn)展。采用辯證的思想來(lái)看待核能的利用和危害。重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)核能的由來(lái)及其優(yōu)點(diǎn)和可能帶來(lái)的問(wèn)題。教學(xué)難點(diǎn)裂變和聚變。教學(xué)方法講授法。教具、學(xué)具學(xué)生用：火柴一盒。教師用：核電站教學(xué)資料片、原子彈和氫彈教學(xué)資料片、原子和原子核的掛圖、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的教學(xué)掛圖。授課時(shí)數(shù)1課時(shí)教學(xué)過(guò)程回顧思考1.原子由_________和_________組成。2.可以直接從自然界中獲取的能源稱(chēng)為_(kāi)________能源；無(wú)法直接從自然界中獲取，必須通過(guò)一次能源的消耗才能得到的能源，稱(chēng)為_(kāi)________能源；核能屬于_________能源。3.發(fā)電機(jī)是將_________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)________能的裝置。導(dǎo)入新課大家知道，我國(guó)是個(gè)能源消耗大國(guó)，每年的各種能源如煤、石油、天然氣等消耗巨大，折合標(biāo)準(zhǔn)煤20億噸。20億噸是什么概念？如果把這些煤堆成1m高、1m寬的堤壩，長(zhǎng)度達(dá)106(學(xué)生討論、交流并回答)有的同學(xué)說(shuō)要不斷開(kāi)發(fā)新能源，有的同學(xué)說(shuō)開(kāi)發(fā)利用取之不盡、用之不竭的太陽(yáng)能……同學(xué)們的意見(jiàn)都很有道理，都是解決人類(lèi)能源危機(jī)的好方法。今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)一種有望在將來(lái)徹底解決人類(lèi)能源危機(jī)的新能源——核能。講授新課一、核能師：科學(xué)家通過(guò)對(duì)放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究，利用高速粒子轟擊原子核時(shí)發(fā)現(xiàn)原子核是可以改變的，在某些改變中會(huì)釋放大量的能量，這就是核能。有同學(xué)能夠說(shuō)說(shuō)核能的威力嗎？請(qǐng)同學(xué)們看幾幅圖:觀看視頻：廣島原子彈爆炸瞬間。原子彈為什么有這么大的威力呢？這要從原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)說(shuō)起。師：誰(shuí)能結(jié)合著原子結(jié)構(gòu)圖說(shuō)一下原子的結(jié)構(gòu)？生：原子由居于原子中心的原子核和核外的電子組成，原子核又由質(zhì)子和中子組成。師：質(zhì)子帶正電，中子不帶電，它們集中在原子的中心，形成一個(gè)非常小的核，就像幾顆豆粒擠在原子這個(gè)大廣場(chǎng)的中央。師：原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊緊地結(jié)合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或結(jié)合是極其困難的。為了研究原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，物理學(xué)家們嘗試用粒子去“轟擊”原子核，最初是用α粒子去轟擊，后來(lái)又用質(zhì)子、中子去轟擊，發(fā)現(xiàn)都能引起原子核的變化——核反應(yīng)，而且發(fā)現(xiàn)在某些核反應(yīng)過(guò)程中能釋放出大量能量。由于原子核的變化而釋放的巨大能量，我們把它叫做核能。原子核發(fā)生改變有兩種情況，一種是質(zhì)量較大的原子核裂變成質(zhì)量較小的核；一種是由兩個(gè)較輕的原子核聚合成一個(gè)較重的原子核。這兩種原子核發(fā)生改變的過(guò)程中都會(huì)伴隨著巨大的能量釋放。二、裂變1.展示資料：1934年至1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其裂變成兩個(gè)質(zhì)量中等大小的原子核，同時(shí)釋放出2~3個(gè)中子，這個(gè)過(guò)程釋放出巨大的能量。1kg鈾完全裂變釋放的能量將超過(guò)2000t煤完全燃燒釋放的能量。師：鈾235只有在中子的轟擊下才能發(fā)生裂變并釋放核能，那么是不是要不斷地從外界提供中子才能使反應(yīng)不斷進(jìn)行呢？下面我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。2.引導(dǎo)學(xué)生用火柴模擬鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。用火柴模擬鏈?zhǔn)椒磻?yīng)3.展示鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理的動(dòng)畫(huà)。師：用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時(shí)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生出幾個(gè)新的中子，這些中子又會(huì)轟擊其他鈾核……于是就導(dǎo)致了一系列鈾核持續(xù)裂變并釋放出巨大的核能，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)示意圖4.核電站核電站利用可控的核裂變發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的。我國(guó)2003年建成的秦山核電站三期工程已經(jīng)投入運(yùn)行。核反應(yīng)堆秦山核電站教師出示掛圖，講解核電站工作流程及能量轉(zhuǎn)化。(1)核電站工作流程(如圖所示)。①第一回路中的水或其他液體被泵壓入核反應(yīng)堆，在那里加熱，然后進(jìn)入熱交換器，把熱量傳給第二回路的水，以后又被泵壓回到反應(yīng)堆里。②在熱交換器內(nèi)，第二回路中的水經(jīng)加熱生成高溫高壓蒸汽送入汽輪機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功后溫度和壓強(qiáng)都降低，進(jìn)入冷凝器，最后又由泵把它壓回?zé)峤粨Q器。③高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。(2)能量轉(zhuǎn)化：核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能。5.原子彈鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加控制，大量原子核就會(huì)在一瞬間發(fā)生裂變，產(chǎn)生極大的破壞性力量，這就是原子彈的制造原理，1945年，利用不加控制的核裂變制造的毀滅性武器——原子彈爆炸了。中國(guó)人民熱愛(ài)和平，但為了抵制核大國(guó)的威脅，于1964年10月16日第一顆原子彈試驗(yàn)成功。三、聚變1.聚變師：除裂變可以獲得核能外，還有一種獲得核能的方法就是聚變。什么是聚變呢？觀看聚變反應(yīng)示意圖。師：兩個(gè)質(zhì)量很小的原子核，在超高溫下結(jié)合成新的原子核，同時(shí)釋放出核能的過(guò)程，叫聚變。目前聚變還不能控制，如何控制核聚變？望同學(xué)們今后為此作出貢獻(xiàn)。師：核聚變目前無(wú)法控制，但可以用來(lái)制造氫彈。我國(guó)科學(xué)家用不到三年的時(shí)間研制，于1967年6月17日，第一顆氫彈試驗(yàn)爆炸。氫彈的威力大于原子彈。觀看“中國(guó)氫彈爆炸視頻”。2.核能的利用閱讀教材第172頁(yè)“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)——核電站和核廢料處理”和觀看2011年日本福島第一核電站發(fā)生爆炸的視頻。師：小組討論，然后總結(jié)出核能的優(yōu)點(diǎn)。生1：核能發(fā)電不像化石燃料一樣向大氣排放大量的污染物質(zhì)，這樣就避免了大氣污染的問(wèn)題和一系列諸如溫室效應(yīng)等打破自然調(diào)節(jié)能力的不良效應(yīng)。生2：核電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲(chǔ)存都很方便。生3：核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法穩(wěn)定。師：小組討論，總結(jié)出核能可能帶來(lái)的問(wèn)題。生1：核能利用過(guò)程中產(chǎn)生的放射性廢料以及核燃料，雖量不大但其放射性依然會(huì)給我們帶來(lái)致命的危害。生2：核能發(fā)電站投資大，風(fēng)險(xiǎn)高，一旦建立則要消耗大量的人力物力去確保它的運(yùn)轉(zhuǎn)。生3：給世界和平帶來(lái)了隱患。課堂小結(jié)當(dāng)堂達(dá)標(biāo)1．組成原子核的粒子是（）A．帶正電的質(zhì)子和帶負(fù)電的電子B．帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子C．帶正帶的質(zhì)子、帶負(fù)電的電子和不帶電的中子D．帶負(fù)電的電子和不帶電的中子答案：B2．關(guān)于核能，下列說(shuō)法中正確的是（）A．核能很小，無(wú)法利用B．核能巨大，但現(xiàn)在無(wú)法利用C．核動(dòng)力航母利用的是核能D．核能是可再生的答案：C3．關(guān)于裂變反應(yīng)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．所有原子核都能發(fā)生裂變反應(yīng)釋放能量B．裂變反應(yīng)是重原子核吸收中子后發(fā)生的C．原子彈是利用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放的能量D．核電站是利用可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放的能量答案：A4.（2020·武漢）關(guān)于能源，下列說(shuō)法正確的是（）A.電能、地?zé)崮芏际且淮文茉碆.風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能都是不可再生能源C.核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是可以控制的D.大量氫核的裂變，可以在瞬間釋放出巨大的核能答案：C解析：電能是二次能源，A錯(cuò)誤；風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能都是可再生能源，B錯(cuò)誤；核反應(yīng)堆是利用核裂變產(chǎn)生的能量發(fā)電，發(fā)生的是可以控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，C正確；大量氫核發(fā)生聚變可以釋放巨大的核能，D錯(cuò)誤。5.下圖表示用中子轟擊鈾-235原子核產(chǎn)生氪核和鋇核的模型。下列敘述正確的是（）A.該模型表示的是核聚變B.該反應(yīng)產(chǎn)生的中子可繼續(xù)轟擊其他鈾核形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C.該反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生放射性物質(zhì)D.不能用該反應(yīng)獲得能量的方式來(lái)發(fā)電答案：B解析：該模型表示的是核裂變，產(chǎn)生的中子可繼續(xù)轟擊其他鈾核形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生放射性物質(zhì)，核電站中的核反應(yīng)堆就是利用核裂變的原理，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。6.核能是一種_________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆是通過(guò)可控_________（選填“核裂變”或“核聚變”）反應(yīng)釋放核能的設(shè)備。核電站中的汽輪機(jī)屬于_________（選填“發(fā)電機(jī)”“電動(dòng)機(jī)”或“熱機(jī)”）。答案：不可再生核裂變熱機(jī)解析：核能是一種不可再生能源，核電站都是利用核裂變釋放的能量來(lái)發(fā)電的，