人教版九年级全册第2节 核能教学ppt课件

这是一份人教版九年级全册第2节 核能教学ppt课件，共53页。PPT课件主要包含了②阅读下列材料，①质子的发现，②中子的发现，③原子核的组成，原子核带正电，质子带正电，中子不带电，②发生裂变的条件，③链式反应，①核反应堆等内容，欢迎下载使用。

①回忆核电站工作时的能量转化
我们知道，20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，把核能转化为电能，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。
核电站可以把核能转化为电能，核能是怎样来的呢？
二战后期，美国在广岛和长崎甩下两枚原子弹，让数十万日本民众死亡，几百万人无家可归。原子弹摧枯拉朽的破坏力，将众多建筑物夷为平地，城市变成一片废墟；在这场灾难中，只有少部分人幸存下来，大部分要么被冲击波杀害，要么被核辐射杀害，对身体的影响超乎想象。
原子弹为什么会突然放出那么大的能量？
1964年10月16日15时，我国第一颗原子弹爆炸成功。
今天我们一起了解这些知识。
③我国研制的第一颗原子弹、氢弹
你知道氢弹和原子弹的原理相同吗？
1967年6月17日上午8时20分，在我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验成功。
十九世纪末(1897年），英国物理学家汤姆生在对阴极射线的研究中发现了带负电的电子，并得出电子是所有物质中原子的组成部分。
我们知道，分子是由原子组成的，那么，原子是由什么组成的呢？ 我们看看物理学家研究的历史与结论吧！
由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此物理学家推断出原子中还有带正电的物质。
② 原子核的发现——α粒子散射实验
英国物理学家卢瑟福在1898年发现了α射线。他用准直的α射线轰击厚度为微米的金箔时，发现大多数粒子散射角度很小，但有少数α粒子偏角很大。
通过对电荷，质量和偏转角度等的运算，1911年提出了原子结构的行星模型。即原子是由原子核和核外电子组成的。
③ 原子的“电子云模型”
1926年奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出“电子云模型”。该模型中， 电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运行没有固定的规律，电子分层排布，接近现代人类对原子结构的认识。
埃尔温·薛定谔（1887年8月—1961年1月），奥地利物理学家，量子力学奠基人之一。因发展了原子理论，和狄拉克共获1933年诺贝尔物理学奖。
原子核还能再分吗？随着历史的发展，人们对原子内部结构的研究逐步深入。
1919年，卢瑟福用速度是20000千米／秒的“子弹”—α粒子去轰击氮、氟、钾等元素的原子核时，发现在原子核中还存在一种带正电的质量比电子大很多的微粒——质子。
质子所带正电荷的数量＝电子所带负电荷的数量
中子的概念是由英国物理学家卢瑟福提出，中子的存在是1932年英国物理学家詹姆斯·查德威克用镭的α-射线轰击铍原子时的实验中证实的。
物理学家在实验中又进一步发现中子的质量与质子相同、但是不带电。
原子核（atmic nucleus），简称“核”，位于原子的核心部分，由质子和中子两种微粒构成。原子核带正电（即质子所带的正电），中子不带电。
原子核极小，它的直径在10-16m～10-14m之间，体积只占原于体积的几千亿分之一，在这极小的原子核里却集中了99.95％以上原子的质量。
形象来说，就是地球和乒乓球的比例, 大约一比一千亿。
典例1. 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
但是，一旦质量较大的原子核发生分裂（裂变）或者质量较小的原子核相互结合（聚变）时，就会释放出惊人的能量，这就是核能。
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。
质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程叫做裂变。
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。
1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀 235原子核，发现可以使其发生裂变。
① 1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量，奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出2至3个中子。
发生裂变的条件是用中子轰击铀核。
当外界中子停止轰击铀核时，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？
将火柴搭成下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？
第一根火柴烧完后，会点燃中间的2根火柴， 这2根火柴燃烧完后，又会引起右面4根火柴的燃烧，如果按照这个结构继续下去，被点燃的火柴会越来越多…
同样的道理，当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，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。这就是裂变中的链式反应。
核电站的核心设备是核反应堆。 1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。
核反应堆是原子核发生链式反应的场所，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料，使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。
当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2—3个中子。这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变。如此持续进行就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能，用循环水（或其他物质）导出的热量可以使水变成水蒸气，推动汽轮机发电。
②核电站的能量转化情况
是我国自主设计、制造的具有世界先进水平的核电技术
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。
在人类实现可控核裂变大约三年后，即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。
典例2. 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，才能释放出核能，所以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。
氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，也会释放大量核能。这一过程就是聚变，也称为热核反应。
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。
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！
1升海水所含氘产生的聚变能等同于300升汽油所释放的能量。海水中氘的储量可使人类使用几十亿年。
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
典例3.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，所以C不正确。
①反应堆内的铀核发生裂变时，会释放能量，同时也会产生射线。如果射线泄漏到外面，会对人和动物产生严重伤害。
切尔诺贝利核电站事故于1986年4月26日发生在乌克兰境内的普里皮亚季市，该电站第4发电机组，核反应堆全部炸毁，大量放射性物质泄漏，成为核电时代以来最大的事故。辐射危害严重，事故后有31余人当场死亡，200多人受到严重的放射性辐射，之后15年内有6-8万人死亡，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散。
②科学家们制定了严格的安全措施和安全标准。
第二道屏障是壁厚为175毫米钢板制成的反应堆压力容器以及相应的管道设施，它把反应堆冷却剂包容在里面，防止有放射性的反应堆冷却剂外泄。
第三道屏障是反应堆安全壳，它是高72.5米、外径38米、厚1米的钢筋混凝土制成的圆柱形建筑，内衬6毫米的钢板。安全壳也能抵御外部破坏。
第一道屏障是锆-4合金的燃料包壳，它把核燃料及其裂变产物封闭起来。
以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防止放射性物质的外泄。
核电站使用过的核燃料成为核废料。由于核废料仍具有放射性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带。
典例4. 关于核聚变，下列说法正确的是（　　） A．原子核必须在超高温下才能发生聚变 B．任何两个原子核都可以发生聚变 C．原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核聚变 D．目前人类已经建成核电站，利用核聚变发电
自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素—氘与氚的聚变，不是任意的原子核就能发生核聚变
1． 关于原子核的组成，下列说法正确的是( )A．原子核由质子、中子和电子组成B．原子核是最小粒子，不可再分C．原子核由质子和中子组成D．原子核由质子和电子组成
解析：原子核是由质子和中子组成。
2．下列关于核能的说法正确的是( )A．核能是电子绕原子核运动时的动能B．核能是原子核的内能C．核能是原子核发生分裂或结合时释放的能量D．核能是原子核内的化学能
解析：根据核能的定义可知：核能是原子核发生分裂或结合时释放的能量。
3. 氦(He)原子的原子核由两个质子和两个中子组成，则氦原子核外的电子数为(　　) A．1个 B．2个 C．4个 D．6个
解析：根据原子结构的核式模型：原子中心是带正电的原子核，带负电的电子绕这个原子核高速旋转，中子不带电，质子带正电，核内正电荷数与核外电子数相等。 所以氦原子核外的电子数为2个。
4. 下列说法中正确的是 (　　) A．裂变和聚变都释放内能 B．聚变是在中子轰击下引发的 C．裂变是在超高温下进行的 D．以上说法都不对
解析：裂变和聚变都要释放出巨大的核能，而不是内能；重核裂变是在中子的轰击下引发的，而轻核聚变是在超高温下进行的．
5．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
解析：该反应是核聚变，可用于制造氢弹。
6．著名核物理学家、“两弹一星”功勋于敏院士获2014年度国家最高科学技术奖。他在氢弹原理突破中解决了热核武器物理中一系列基础问题，被誉为“中国氢弹之父”。下列属于氢弹原理的是( )A．核聚变 B．核裂变C．先聚变后裂变 D．先裂变后聚变
7. 以下是核电站工作情况的方框图，请在空白的方框内填写装置的种类，并在下面的括号内填写这种装置中发生了怎样的能量转化。  
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8. 核电站不排放温室气体，对低碳经济贡献很大，但如果发生安全事故，会造成巨大的破坏，“3·11”日本核电站事故为核能的利用敲响了警 钟。实际上，人类在关注能源安全的同时，努力开发新能源，以获得清洁、安全的能源。（1）如图所示为核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，能量转化顺序是　　　　、内能、机械能、　　　　。
（2）2014年是我国第一颗原子弹成功爆炸50周年。目前核能已经被广泛和平利用，其中核电站是利用铀核　　　　（填“裂变”或“聚变”）时释放出大量的核能来发电的，核能属于　　　　（填“一次”或“二次”）能源。
（3） 如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106t的煤炭，那么6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量是　　　　J （煤炭的热值为3×107 J/kg）。　（4） 核电站的核废料具有　　　　性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带。
9. 位于连云港市海滨的田湾核电站，至今已有两台机组先后并网发电。①先期并网发电的两台机组年发电量约为1.6×1010 kW·h，这些电能相当于电厂完全燃烧多少吨标准煤放出的能量？（标准煤的热值为3.0×107 J/kg）②与电厂的火力发电相比，核能发电具有哪些优点？（说出两点即可）
10. 如图是我国目前能源使用比例图．其中核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源，下列说法正确的是（ ）A．核电站利用核能发电，将核能转化为电能B．现在的核电站是利用聚变反应来产生电能C．核能是我国目前消耗的主要能源D．核电站产生的核废料对环境不会造成污染
解析：核电站主要是利用核裂变进行发电的，是将核能转化为电能的过程，A正确，B错误；化石能源是我国当今主要的能源，C错误；核电站产生的核废料会对环境造成污染，D错误．