初中物理人教版九年级全册第2节 核能课前预习课件ppt

课题名

22.2核能

核心素养

教学目标

一、物理观念

1.了解核电站中核能的获取方式。

2.认识核能发电的利弊

二、科学思维

通过教师引导，激发学生求知欲，培养学生自主学习和解决问题的能力。

三、科学探究

在学习过程中，体验科学探究的方法和态度。

四、科学态度与责任

将能源科学与生活实际相结合, 激发学生思考, 引起学生学习兴趣。

教学重点

核电站中核能的获取方式

教学难点

客观地看待核能发电

教学准备

多媒体课件

教学过程

一、新课导入

1945年8月6日名为“小男孩”的原子弹。这个“小男孩”的巨大毁灭力，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。

1964年10月16日15时，我国第一颗原子弹爆炸成功。你知道原子弹为什么会突然放出那么大的能量的呢？随后，1967年6月17日上午8时20分，我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验获得完全的成功，氢弹和原子弹的原理相同吗？

二、新课教学

（一）核能

问题 1：原子核是由什么组成？

问题 2：原子核发生变化时，能量有什么变化呢？

通过上面的问题引出核能的概念：在原子核发生变化时放出的能量。质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。

原子核发生改变有两种情况,一种是质量较大的原子核裂变成质量较小的核;另一种是由两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核.这两种原子核发生改变的过程中都会伴随着巨大的能量释放.

原子在化学反应中是最小的微粒,无法再变化.原子由原子核和核外电子构成.原子核由质子和中子构成,而质子和中子由三个夸克构成.电子的质量为9.109×10-31 kg,而质子和中子的质量分别是电子的1836倍和1839倍.

核能的能量是巨大的,但是如何让核能安全可控地释放出来呢?

（二）裂变

展示核裂变的资料:1934~1938年间,科学家利用中子轰击质量较大的铀235,使其裂变成两个质量较小的原子核,同时释放出2~3个新的中子.

观看核裂变的资料,了解核裂变放出能量的过程.

以铀 235 原子核为例，很多同学就会问，老师这 235 什么意思，这个 235 就是表示这个铀原子核里含有的质子和中子的总数是 235，它属于质量较大的原子核。用一个中子去轰击这个质量比较大的铀核，使其分裂，变成两个质量中等的原子核，同时产生 2-3 个新的中子并释放出巨大的能量。这些中子又去轰击其他铀核，导致一系列铀核持续裂变，释放出更大量的核能，这就是裂变中的链式反应。所以说核反应堆中的核能就是从一系列的铀核裂变中释放出来裂变只有一些质量非常大的原子核,像铀、钍和钚等才能发生核裂变.铀裂变在核电厂最常见,加热后铀原子放出2到4个中子,中子再去撞击其他原子,从而形成链式反应而自发裂变.撞击时除放出中子还会放出热,但是如果温度太高,反应炉会熔掉,而演变成反应炉熔毁造成严重灾害,因此通常会放控制棒(硼制成)去吸收中子以降低分裂速度.

提出问题:铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变且释放出核能,那么是否要不断地从外界提供中子才能使反应不断进行呢?

根据裂变资料回答:在铀235裂变时就会释放出中子,所以在裂变的过程中,不需要外界不断地提供中子.

实验:利用火柴模拟链式反应.

问题:如果去掉其中火柴(1),火柴(2)(3)会燃烧吗?

回答:抽掉其中一根火柴,其后面的火柴就不会燃烧,会使燃烧火柴的数量减少.

展示链式反应原理的挂图或动画.

链式反应如果不加以控制,大量原子核就会在一瞬间发生裂变,释放巨大的能量,产生极大的破坏性,比如原子弹.

在链式反应中,可以通过控制中子数量来控制链式反应的速度.那么可控的核裂变在实际中有什么应用呢?

讨论回答:可以用于核能发电、核动力航母等.

核电站就是利用核反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。核反应堆核裂变产生的大量的核能使水汽化变成水蒸气，水蒸气带动汽轮机工作，汽轮机推动发电机发电，实现了核能向电能的转化。

思考：在电站工作过程中，能是如何转化的？

投影核电站图片,介绍我国核电站的情况.

我国核电发展现状:截止到2014年,中国已经有6个投入运营的核电站,12个在建的核电站,数十个筹建中的核电站.

问题:核电站运行中能源是由重核裂变提供的,有人认为核能是安全、洁净、廉价的能源.你认可这个观点吗?

学生展开讨论,不同观点的同学进行辩论,学会用辩证的观点来认识核能的利用及危害.

反方:核裂变时会释放巨大的能量,如果不加以控制,短时间内释放的能量会产生极大的破坏性.

正方:如果控制链式反应的速度,可以让核能逐步缓慢地释放就可以为人类所使用.

（三）聚变

聚变——获得大量核能的另一重要途径

教师:科学家们发现,某些质量较小的原子核结合成质量较大的原子核时,也能释放出核能,这种现象叫做核聚变,简称聚变.

学生:阅读教材上一个氘核和一个氚核结合成一个氦核的聚变反应示意图.

总结:一个氘核由一个质子和一个中子组成,一个氚核由一个质子和两个中子组成,它们发生聚变反应结合成由两个质子和两个中子组成的氦核时,要放出一个中子,并释放出核能.

氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍.聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生,因此聚变又叫热核反应.

事例说明:自然界中,太阳内部的温度高达1千万摄氏度以上,在那里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.

前面讲过,原子弹是利用重核裂变现象制成的,而另一种威力更大的核武器——氢弹,则是利用轻核聚变现象制成的.

人们现在还不能有效地使聚变在人工控制下进行,从而和平利用聚变释放的核能.由于聚变不但放出的能量更多,而且使用的原料来源也极为丰富,比如可以从海水中提取.从几升海水中提出的氘在发生聚变后可以提供相当于燃烧1千多升石油放出的能量.那时地球上的全部海水就会成为巨大的能源库,至少可供人类使用上百亿年.

总结：核能的优点和缺点。

三、课堂小结

通过这节课的学习我们要知道，面对能源枯竭人类不得不寻找新能源，核能发电可以说是把双刃剑，我们要更加客观地理性地看待核能发电，无须谈“核”色变，但在使用过程中一定要增强安全意识，使核电更安全地更环保地为人类服务！

布置作业

课后题

板书设计

1.原子和原子核的组成.

2.获得核能的途径:一是裂变;二是聚变.

教学反思

核能对于学生来说比较陌生，应提供视频和资料让学生感受到核能的优点和危害。