初中物理教科版九年级下册第十一章 物理学与能源技术4 核能优质ppt课件

课题 11.4  核能

教学目标:

1.知识与技能

（1）知道原子核的组成

（2）知道核能的转变及核能的应用。

（3）知道核反应堆和核电站。

2.过程与方法

（1）知道原子核的组成。

（2）观看核裂变模拟动画，获得对核裂变过程比较直观的了解。

3.情感态度与价值观

（1）通过常识性介绍可控聚变的重大意义，启发学生想象人类利用核能的美好前景，激发学生努力学习科学技术的热情。

（2）通过初步认识物质世界的本质，体会探索微观世界的乐趣

教学重点：

原子核的组成和核能的开发和利用。

教学难点：

原子核的转变。

教学用具：

多媒体课件。

教学互动设计：

一、创设情景，导入新课

我们已经知道物体是由分子组成的，分子由原子组成的。起初人们以为原子是一些实心的小球。即原子内的物质

是均匀分布的，卢瑟福α粒子散射实验打开人们认识原子世界的视野，使人们认识到原来小小的原子是由原子核和核外电子构成的。

二、新课讲授，师生互动

 （一）原子核、核能

      我们已经知道，物体是由分子组成的，分子由是原子组成的，起初人们以为原子是一些实心的小球，即原子内的物质是均匀的。卢瑟福的α粒子散射实验打开了人们认识原子世界的视野，使人们认识到，原来小小的原子核和核外电子构成。

卢瑟福原子模型又称“原子太阳系模型”、“原子核式模型”。1911年由卢瑟福提出。认为原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域，叫原子核，电子在原子核外绕核作轨道运动。原子核带正电，电子带负电。

原子核那么小、是否还存在内部结构呢？这是在发现原子核式结构后，物理学家们关心并思考的一个问题。

经过长时间的探索，到1932年，物理学家终于发现，原子核是由质子（proton）和中子（neutron）组成的，它们通过一种叫做“核力”相互作用紧密地结合在一起。

实践证明，质子和中子是由更小的微粒“夸克”构成。

大部分元素的原子核是牢固稳定的，而有些原子核会按照一定的规律发出射线，变成新的原子核（这样的性质称为放射性）。要人为拆分原子核或将几个原子核组合起来，并不容易。然而根据爱因斯坦的理论，重核裂变或轻核聚变，将释放出巨大的能量，这就是核能（nuclear energy），也就是人们常说的原子能（atomic  energy）。

重原子核分裂较轻的原子核，叫做裂变（fission）。人类有效地获得大量核能，是用中子轰击铀核使铀核裂变开始的。

（二）核裂变及其利用

重原子核分裂较轻的原子核，叫做裂变（fission）。人类有效地获得大量核能，是用中子轰击铀核使铀核裂变开始的。

当一个中子轰击一个铀核引起核裂变开始释放能量的同时，还释放2-3个中子，如图所示。

 如果释放的中子再引起其他铀核裂变，就可使反应不断地进行下去，这种反应叫做链式反应（chain  reaction）。

链式反应如果是在一瞬间进行的，那将是剧烈的爆炸，原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。

1964年，中国的第一颗原子弹在大西北地区试验-爆成功。

基于和平的目的，我们需要对链式反应加以控制。

核反应堆（nuclear  reactor）是一种能够控制的链式反应的装置。利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化，推动蒸汽轮机带动发电机发电，这就是核电站（nuclear  power  plant）,如图所示。

 核电站消耗的燃料很少，一座1.0×106kW的核电站，每年消耗的30t铀燃料，而同样功率的火力发电厂却要消耗约3.0×106t煤。所以核电站可以大大减少燃料的运输量。另外，核能发电没有燃烧放出的硫化物、碳氧化物、烟尘等，不会对大气造成污染。

大家一定发现，核反应堆有厚层大的保护层，这是为什么呢？原来，用于核反应燃料（如铀235），是具有强烈放射性的物质，能够发出射线。如果没有足够的保护措施，这些射线会对人类健康造成严重伤害。

裂变：重原子核分裂成较轻的原子核。链式反应——不控制：原子弹；

核反应堆——控制：核电站。

讨论交流   核泄漏

2011年3月11日，日本以东海域发生了里氏9.0级地震。强震引发剧烈的海啸，对日本沿海地区造成了灾难的冲击。其中，位于福岛县沿海的福岛第一核反应堆遭到破坏、这一突发事件使附近区域居民甚至周边邻国陷入一片恐慌之中。大家的担心是什么？这样的事故能够避免吗？请了解相关事件的背景，与同学讨论核能安全利用的条件。

世界上影响最大的核泄漏事件。一般情况下对人员的影响表现在核辐射，也叫放射性物质，放射性物质可通过呼吸吸入、皮肤伤口及消化道进如体内，引起内辐射，γ辐射可穿透一定距离被机体吸收，使人受到外照射伤害。放射物质在衰变中产生电离辐射，破坏人体组织里分子和原子间化学键，对人体重要的生化结构与功能产生严重影响。最容易伤肠胃、骨髓细胞。最大长期风险是癌症。

1896年法国的物理学家贝克勒尔发现铀能够发出某种看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。

放射性：物质发射射线的性质。具有放射性的元素叫放射元素。铀、钋、镭。

原子序数大于83的所有元素都具有放射性。

放射线：α射线——带正电的氦原子核流。

β射线——高速运动的电子流。

γ射线——贯穿能力很强的电磁波。

同位素：具有相同质子数和不同中子数的同种元素的原子。

（1）放射性同位素发出的射线，可以显示它存在的踪迹。在农业和医学作为检测工具、育种和杀死癌细胞。

   （2）能杀伤人体的细胞。破坏人体器官，严重时致人死亡。

①实验室，用铅板、有机玻璃各类防护。

②遇到原子反应堆出现泄漏、原子弹爆炸等突发事件时，用地形和建筑物作为掩体，减少危害。

③核废料特制容器深埋封存，有技术再处理。

核废料具有极强的放射性，残留时间长、毒性剧烈的特点。核废料即使贮存过百万年，其残留物质中的核辐射剂量仍能超过允许剂量的一千万倍以上。世界本身不稳定特性，必将给核废料的安全贮存带来难以预测、不可避免的破坏。原来率先建造核电站的国家正在考虑停建缓建核电站。因为核技术不仅是用于军事上才会威胁到人类安全，核技术本身就是极度危险的。

对于辐射强度超过国家标准的放射性物质，一定要防止其扩散，人体切莫随便靠近；在放射性实验室中，要用铅板、有机玻璃等材料做好隔离防护。在遇到核反应堆出现泄漏、原子弹爆炸等突发事件时，要充分利用地形和建筑物作为掩体，以减少辐射危害。核废料也有很强的放射性，目前一般都是将其放入特制的容器内深埋封存，待以后研究出有效办法在做处理。

（三）核聚变

轻原子核结合成较重的原子核，也会释放核能，这种核反应叫做聚变（fusion）。

例如，氢的同位素氘和氚，其原子核在超高温下就可能聚合成氦核，释放出巨大的能量。

裂变将中子射入重核的原子核中，由于中子不带电，不需要费太大力气。聚变就不一样了，原子核带正电，两个较轻的核在靠近过程中，彼此排斥，难以接近。目前的办法，是把它们加热到足够高的温度，使这些粒子的无规则运动及其剧烈，以至于会有原子核在碰撞过程中靠得足够近，从而发生聚变。因此聚变也将称为热核反应。

可能有的同学会产生疑惑：使反应物获得极高的温度，要消耗不少能量，一旦发生聚变，获得的核能能弥补之前的付出吗？不会有“入不敷出”的现象发生吧？事实上，聚变释放的核能远大于我们“点火”所需要的能量。太阳的能量，就来自核聚变——这把“火”自从46亿年前“点燃”后，至今未熄。

太阳内部发生的聚变反应，每秒钟把7×108t的氢变为氦。

      在消耗相同质量核原料的情况下，核聚变比核裂变放出的能量大得多。氢弹就是根据聚变原料制成的，它的威力比原子弹大得多。

可控核聚变的研究已在实验室取得了重大进展，但是可控核聚变的利用还有相当长的路程要走。海水中储藏着丰富的核聚变原料——氘。因此，这项技术一旦攻克，就可能解决人类社会长远的能源需求。

 聚变：轻原子核分裂成较重的原子核——太阳能、氢弹，能量更大。

三、板书设计，整体提升

四、大海扬帆，尝试远航

   1．下列说法正确的是                （      ）

A.原子核是由质子和电子组成的 

B.原子核是由质子和中子通过“核力“的相互作用紧密结合在一起

C.根据牛顿理论，重核裂变或氢核聚变将释放能量         

D.轻原子核裂变成较重原子核叫做裂变

2. 关于核聚变，下列说法正确的是        （      ）

A.任何两个原子核都可以发生聚变

B.原子核必须在超高温下才能发生聚变

C.太阳的惊人能量来自于氘核的聚变         

D.目前人类已建立核电站，利用核聚变发电

3. 在核电站中        （      ）

A.发生的是可控的链式反应

B.厚重的保护层，是为了避免核原料从内部逸出

C.要获得同样的电能，消耗燃料与火力发电厂相当       

D.需要把核燃料加热到极高的温度

4. 下列说法不正确是（   ）

A.对辐射强度超过国家标准的放射性物质防止扩散，人体不靠近

B.在放射室工作要用铅板做好隔离防护

C.核废料和其他废料一样处理

D.遇到核泄漏等突发事件，以建筑物为掩体，减少辐射危害

5. 核反应堆是核电厂的核心设备，它的作用是持续、安全、可控产生核能，并将核能转化为（      ）

A.电能

B.机械能

C.内能

D.化学能

参考答案：1.B；2.B；3.A；4.C；5.C。

五、作业：1.P54T1、T2、T3

2.家庭作业：P54T4。

物理在线    α粒子散射实验

教学反思：

原子物理研究的是微观世界的现象，它不像宏观世界那样看得见、摸得着，因此研究起来也就更困难。教师在教学中可多借助多媒体，如利用课件模拟微观世界的现象，让学生获得感性上的认识以帮助理解。