2024-2025學(xué)年教科版物理九年級(jí)下冊(cè)下冊(cè)課件 第十一章 4 核能

4.核能第十一章物理學(xué)與能源技術(shù)

我們已經(jīng)知道，物體是由分子組成的，分子又是由原子組成的，原子核又是由什么組成的呢？我們?cè)诎四昙?jí)上冊(cè)第二章第一節(jié)物理在線中曾提到過(guò)盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，你還記得嗎？導(dǎo)入新課盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型核外電子原子核原子是由原子核和核外電子組成的。1.了解核能、核裂變和核聚變。2.了解核能的優(yōu)點(diǎn)，還要知道它可能帶來(lái)的問(wèn)題。學(xué)習(xí)目標(biāo)原子結(jié)構(gòu)示意圖經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索，到1932年，物理學(xué)家終于發(fā)現(xiàn):原子核是由質(zhì)子和中子組成的。原子核質(zhì)子中子電子原子核核能講授新課

思考：許多帶正電的質(zhì)子擁擠在一個(gè)小小的原子核中，它們之間必定會(huì)產(chǎn)生很大的相互排斥力。那么，為什么原子核里的質(zhì)子和中子還能緊緊地結(jié)合在一起呢?核力我們知道質(zhì)子帶正電，中子不帶電。質(zhì)子中子

原來(lái)原子核內(nèi)的各個(gè)粒子質(zhì)子和中子是通過(guò)一種叫作“核力”的相互作用緊緊地結(jié)合在一起。

大部分元素的原子核是牢固而穩(wěn)定的，而有些原子核會(huì)按照一定的規(guī)律發(fā)出射線，變成新的原子核。這樣的性質(zhì)稱為放射性。元素的放射性核能（1）核能：在原子核發(fā)生變化時(shí)放出的能量。（2）我們?cè)鯓永迷雍藘?nèi)的這種巨大的能量呢?重核裂變和輕核聚變

根據(jù)愛因斯坦的理論，重核裂變或輕核聚變，將釋放出巨大的能量，這就是核能，也就是人們常說(shuō)的原子能。(例)(例)(例)裂變：重原子核分裂成較輕的原子核，叫裂變。中子nnnn裂變核裂變核

如圖用中子轟擊U核質(zhì)量較大的原子，使U核分裂成兩個(gè)或兩個(gè)以上中等質(zhì)量原子核的過(guò)程就是裂變的過(guò)程。核裂變能及其利用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)示意圖用中子轟擊鈾核使鈾核裂變開始的。當(dāng)一個(gè)中子轟擊一個(gè)鈾核引起鈾核裂變并釋放能量的同時(shí)，還釋放出2～3個(gè)中子。如果釋放出的中子再引起其他鈾核裂變，就可使反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫作鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果是在一瞬間進(jìn)行的，那將是劇烈的爆炸。原子彈的爆炸就是鈾核或钚核裂變發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果。思考：核能這么巨大，難道只能用于戰(zhàn)爭(zhēng)嗎？如何才能有效地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)？核電站（1）核反應(yīng)堆：是一種能夠控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。（2）核電站：利用核反應(yīng)堆工作時(shí)釋放的能量使水汽化，推動(dòng)蒸汽機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)（二回路系統(tǒng)）核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)（一回路系統(tǒng)）冷凝器水排水進(jìn)水加壓的水（冷卻劑）蒸汽水核反應(yīng)堆蒸汽熱交換機(jī)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)傳動(dòng)軸蒸汽腔混凝土保護(hù)層鐵殼石墨鈾鎘或硼泵核電站示意圖(減速劑)(燃料)(控制棒)①思考：由上圖可知核反應(yīng)堆有厚重的保護(hù)層，這是為什么呢？

這是因?yàn)橛糜诤朔磻?yīng)的燃料，是具有強(qiáng)烈放射性的物質(zhì)，能夠發(fā)出射線。如果沒(méi)有足夠的保護(hù)措施，這些射線會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重傷害。②能量轉(zhuǎn)化：核能內(nèi)能機(jī)械能電能（3）核電站的優(yōu)點(diǎn)1.核電站消耗的燃料很少，可以大大減少燃料的運(yùn)輸量。例如：一座1.0×l06kW的核電站，每年約消耗30t鈾燃料，而同樣功率的火力發(fā)電站卻要消耗約3.0×106t煤。2.核能發(fā)電沒(méi)有煤燃燒放出的大量硫化物、碳氧化物、煙塵等，不會(huì)對(duì)大氣造成污染。討論交流：核泄漏閱讀52頁(yè)討論交流回答下列問(wèn)題：1、大家擔(dān)心的是什么？2、怎樣減少核輻射對(duì)人體的危害？（4）注意防止放射性物質(zhì)的泄露，導(dǎo)致產(chǎn)生放射性污染。1、核燃料的放射性對(duì)人體造成的嚴(yán)重傷害。2、對(duì)于輻射強(qiáng)度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的放射性物質(zhì)，一定要防止其擴(kuò)散，人體切莫隨便靠近。在放射性實(shí)驗(yàn)室中，要用鉛板、有機(jī)玻璃等材料做好隔離防護(hù)；在遇到核反應(yīng)堆出現(xiàn)泄漏、原子彈爆炸等突發(fā)事件時(shí)，要充分利用地形和建筑物作為掩體，以減小輻射危害。核廢料也有很強(qiáng)的放射性，目前一般都將其放入特制的容器內(nèi)深埋封存，待以后研究出有效辦法再做處理。距離防護(hù)：遠(yuǎn)距離操作，任何源不能直接用手操作。屏蔽防護(hù)：根據(jù)輻射源的類型、射線能量、活度設(shè)置屏蔽體，聚變：輕原子核結(jié)合成較重的原子核，也會(huì)釋放出核能，這種核反應(yīng)叫作聚變。為什么聚變又叫熱核反應(yīng)呢？

原子核帶有正電，兩個(gè)較輕的核在靠近過(guò)程中，彼此排斥，難以接近，所以把它們加熱到足夠高的溫度，使這些粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)極其劇烈。以至于會(huì)有原子核在碰撞過(guò)程中靠得足夠近，從而發(fā)生聚變。因此聚變也常稱為熱核反應(yīng)。核聚變氘核氚核被釋放的中子釋放能量形成氦核中子氫核聚合氫核聚變

氫的同位素氘和氚，其原子核在超高溫下就可能聚合成氦核，釋放出巨大的能量?？赡苡械耐瑢W(xué)會(huì)產(chǎn)生疑惑：使反應(yīng)物獲得極高的溫度，要消耗不少能量，一旦發(fā)生聚變，獲得的核能能彌補(bǔ)之前的付出嗎？不會(huì)有“入不敷出”的現(xiàn)象發(fā)生吧？

事實(shí)上，聚變釋放的核能遠(yuǎn)大于我們“點(diǎn)火”所需的能量。太陽(yáng)的能量，就來(lái)自核聚變——這把“火”自從46億年前“點(diǎn)燃”后，至今未熄。

太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的聚變反應(yīng)，每秒鐘把7×108t的氫變?yōu)楹?。聚變的?yīng)用氫彈就是根據(jù)核聚變?cè)碇瞥傻模耐Ρ仍訌棿蟮枚?。雖然在消耗相同質(zhì)量核燃料的情況下，核聚變比核裂變放出的能量大得多，但是核聚變需要在極高的溫度下才能進(jìn)行，現(xiàn)在人類還不能像控制核裂變那樣控制核聚變?？煽睾司圩兊难芯恳言趯?shí)驗(yàn)室取得重大進(jìn)展，但是可控核聚變的利用還有相當(dāng)長(zhǎng)的路程要走。可控核聚變（一）原子核核能1.原子核是由質(zhì)子和中子組成的。2.獲得核能兩種方式：重核裂變和輕核聚變。（二）核裂變能及其利用1.裂變：重原子核分裂成較輕的原子核，叫裂變。2.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可制成原子彈。3.核電站的主要組成部分及能量轉(zhuǎn)化。（三）核聚變1.原子核結(jié)合成較重的原子核，也會(huì)釋放核能，這種核反應(yīng)叫聚變。2.氫彈就是根據(jù)核聚變?cè)碇瞥傻?。課堂小結(jié)1.___________________________________________________________叫裂變。為了有效、和平利用核裂變時(shí)所產(chǎn)生的能量，科學(xué)家們研制成了_______________，從而使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以在人工的控制下緩慢進(jìn)行。核裂變除了可以用于發(fā)電外，在軍事上還可以做成威力強(qiáng)大的______________。原子彈質(zhì)量較大的原子核分裂成兩個(gè)或兩個(gè)以上中等質(zhì)量核的過(guò)程核反應(yīng)堆隨堂訓(xùn)練2.核電站是利用__________發(fā)電的電站，目前已有的核電站都是利用_______反應(yīng)產(chǎn)生的能量來(lái)發(fā)電的，核電站的主要組成部分是反應(yīng)堆、___________、_________、發(fā)電機(jī)等。熱交換器核能核汽輪機(jī)3.核能是________________發(fā)生變化的過(guò)程中釋放出的能量，它又叫________能。獲得核能的兩條途徑是___________和___________。輕核聚變?cè)釉雍藘?nèi)部結(jié)構(gòu)重核裂變4.核電站是利用__________________________