第二十二章 第2节 核能-【名校培优课堂】2023-2024学年九年级下册物理同步教案（人教版）

第2节 核能 设计说明 本节内容由“核能”“裂变”“聚变”三部分组成。学生由于对裂变、聚变、链式反应等概念比较陌生，所以在教学过程中，以讲授为主，贯穿始终。核能的学习先复习学过的原子结构，然后通过展示图片和数据资料得出核能的定义，这样由已有知识自然过渡到新知识，学生更容易接受。裂变部分先介绍裂变的定义，而做好火柴持续燃烧类比链式反应的实验是解决裂变难点的关键。通过图片对比，帮助学生对加以控制的核反应和不加控制的核反应形成清晰的认识。学习裂变后，利用逆向思维法引出另一种核能方式——聚变，然后通过图例分析和氢弹爆炸等视频，使学生了解聚变。 教学目标 【知识与技能】 1.了解原子、原子核的结构。 2.知道核能的优点和可能带来的问题，了解我国和世界核能利用新进展。 3.了解核裂变、核聚变。 【过程与方法】 通过类比的方法来研究核裂变的过程。 【情感、态度与价值观】 知道核能的优点和可能带来的问题，了解我国和世界核能利用新进展。采用辩证的思想来看待核能的利用和危害。 重点难点 教学重点 核能的由来及其优点和可能带来的问题。 教学难点 裂变和聚变。 教学方法 讲授法。 教具、学具 学生用：火柴一盒。 教师用：核电站教学资料片、原子弹和氢弹教学资料片、原子和原子核的挂图、链式反应的教学挂图。 授课时数 1课时 教学过程 回顾思考 1.原子由_________和_________组成。 2.可以直接从自然界中获取的能源称为_________能源；无法直接从自然界中获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源，称为_________能源；核能属于_________能源。 3.发电机是将_________能转化为_________能的装置。 导入新课 大家知道，我国是个能源消耗大国，每年的各种能源如煤、石油、天然气等消耗巨大，折合标准煤20亿吨。20亿吨是什么概念？如果把这些煤堆成1 m高、1 m宽的堤坝，长度达 km，这个长度接近地球到月球距离的3倍。大家想一想，长期这样下去，肯定会发生能源危机。我们应该采取什么样的措施来挽救能源危机呢？ (学生讨论、交流并回答) 有的同学说要不断开发新能源，有的同学说开发利用取之不尽、用之不竭的太阳能……同学们的意见都很有道理，都是解决人类能源危机的好方法。今天我们就来学习一种有望在将来彻底解决人类能源危机的新能源——核能。 讲授新课 一、核能 师：科学家通过对放射现象的发现和研究，利用高速粒子轰击原子核时发现原子核是可以改变的，在某些改变中会释放大量的能量，这就是核能。有同学能够说说核能的威力吗？请同学们看几幅图: 观看视频：广岛原子弹爆炸瞬间。 原子弹为什么有这么大的威力呢？这要从原子内部的结构说起。 师：谁能结合着原子结构图说一下原子的结构？ 生：原子由居于原子中心的原子核和核外的电子组成，原子核又由质子和中子组成。 师：质子带正电，中子不带电，它们集中在原子的中心，形成一个非常小的核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。 师：原子核内的质子和中子依靠强大的核力紧紧地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。为了研究原子核内部的结构，物理学家们尝试用粒子去“轰击”原子核，最初是用α粒子去轰击，后来又用质子、中子去轰击，发现都能引起原子核的变化——核反应，而且发现在某些核反应过程中能释放出大量能量。由于原子核的变化而释放的巨大能量，我们把它叫做核能。 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；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。 二、裂变 1.展示资料：1934年至1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其裂变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出2~3个中子，这个过程释放出巨大的能量。1 kg铀完全裂变释放的能量将超过2 000 t煤完全燃烧释放的能量。 师：铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变并释放核能，那么是不是要不断地从外界提供中子才能使反应不断进行呢？下面我们做一个实验。 2.引导学生用火柴模拟链式反应。 用火柴模拟链式反应 3.展示链式反应原理的动画。 师：用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致了一系列铀核持续裂变并释放出巨大的核能，这就是链式反应。 链式反应示意图 4.核电站 核电站利用可控的核裂变发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆中的链式反应是可以控制的。我国2003年建成的秦山核电站三期工程已经投入运行。 核反应堆 秦山核电站 教师出示挂图，讲解核电站工作流程及能量转化。 (1)核电站工作流程(如图所示)。 ①第一回路中的水或