第二十二章 第2节 核能 ---2024-2025学年人教版物理九年级下学期

课题 科学浙教版 九年级上 核能 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 1945年8月6日和8月9日，为了敦促日本投降，美国将两颗外号为“小男孩”和“胖子”的原子弹，分别投到日本的广岛和长崎，原子弹爆炸时释放出的巨大能量将两座城市在瞬间化为废墟。 你知道核能的巨大能量是怎样产生的吗？人类是如何有效地控制和利用核能的？ 长崎原子弹爆炸时的情景 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 原子弹这么巨大的能量是如何产生的呢？ 原子核 （正） 核外电子 （负） 质子（正） 中子（不带电） 原子是由原子核和核外电子组成，原子核是由质子和中子组成，原子的质量几乎全部集中在原子核上。 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 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。但原子核是可以改变的。 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。 原子核在转变过程中所释放出的能量 一、核 能 二、获得核能的途径 (重)核裂变 (轻)核聚变 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 （1）核裂变 质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量较小的新原子核，并释放出能量的过程。 1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变，裂变出了氪核和钡核，同时向外释放能量，并产生2~3个中子。 1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2000 t煤完全燃烧时释放的能量。 1．发生裂变的条件 用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。 外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？ 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 2．链式反应 将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？ 用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。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。 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 (2)核聚变 将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。 氘 氚 氦核 中子 氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。 能量 聚变 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放出更多的核能。核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。 氢弹就是根据核聚变的原理制造的，氢弹的威力比原子弹大得多。 热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，依靠自身产生的热就使核反应继续下去。 核电站 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 三、核能的和平利用——核电站 核能的能量是巨大的，怎样才能被人类和平利用呢？ 如果能够按需要控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。 1、核反应堆：可以控制核反应的装置称为核反应堆 核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 思考：核电站工作过程中，能是如何转化的？ 核能→内能→机械能→电能 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 （1）原理：在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能，即：内部核聚变产生的。 2、太阳能产生原理 （2）太阳的辐射：核能从太阳核心向外辐射过程中，核能转化成热能和电磁能（光），其中有一部分到达地球。 到达地面的太阳能1.7×1014 kW 3.8×1023 kW 太阳辐射能 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 3、阅读课文回答下面问题 （1）人们能和平利用核聚变的能量吗？ (2)阅读课文说一说国际热核聚变实验堆计划（ITER）的目标是什么？ 人们虽然能够控制裂变反应的速度，但还没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。 目标是建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，验证和平利用聚变能的科学和技术可行性，并将在本世纪中叶实现利用聚变能发电，造福人类社会。 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 （3）核聚变发电相对于核裂变发电有什么优点？ 核聚变反应中几乎不存在放射性污染，无需担忧失控，不会发生爆炸，是一种真正无限、清洁、成本低廉和安全可靠的新能源受控核聚变实现之日方是我们真正摆脱能源危机之时 。 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 四、放射性 放射性物质的标志 放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质。 1、原子核的裂变和聚变都会产生一些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线。 如α射线、β射线、γ射线。 α射线是带正电的高速运动的氦原子核流。 β射线是带负电的高速运动的电子流。 γ射线是能量很高的电磁波。 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 α射线穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米。 β射线穿透能力较强，能穿透几厘米厚的铝板。 γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。 ①工业上利用放射线来测量物体厚度。 ②农业上利用放射线照射种子，使种子发生变异，培育新的优良品种； ③利用放射线还可以杀菌。 2、这三种射线穿透物质的能力也不同。 3、如果较少的量，并谨慎地加以控制，射线也可以为人类服务。 新课教学 持之以恒海可移 脚踏实地山让路 ④医疗上利用γ 射线治疗癌症。 因为人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱。 4、过量的辐射对人体和动物的组织都有破坏的作用。 人体受到放射性污染，轻者头晕、疲乏、脱发、红斑、白血球减少或增多、血小板减少；而大剂量照射，还会引起白血病及骨、肺、甲状腺癌变甚至死亡，放射性还能引起基因突变和染色体畸变。 因此，在使用放射性物质时，必须注意安全，也要防止放射性物质对空气、水、生活用品等的污染。 $$