22.2 核能-【绿卡初中创新题】2024-2025学年九年级下册物理同步教案(人教版)

课题 第二十二章 第2节 核能 1课时 授课教师 授课类型 新授课 教学目标 1.了解原子、原子核的结构。 2.了解核裂变、核聚变。 3.知道核能的优点和可能带来的问题。 重点难点 重点：核能的优点和可能带来的问题。 难点：核裂变、核聚变的概念 教学方法 由于核能、裂变、聚变、链式反应等概念均涉及核反应知识，因此教学过程中要贯彻通俗性原则,不宜过深，尽可能采取恰当的比喻来帮助学生理解这些知识。裂变知识教材中采用了火柴的连续燃烧类比链式反应的方式,帮助学生了解什么是链式反应。 通过收集信息、阅读资料、相互交流,在交流探讨中,学习信息处理方法,培养信息处理能力。 教学准备 原子结构模型、课件。 教学过程 一、新课引入 图片展示： 我国第一颗原子弹爆炸 我国第一颗氢弹爆炸 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吗？氢弹和原子弹的原理相同吗？ 这节课我们将学习核能的相关知识以及核能产生的原理。 二、讲授新课 知识点一 核能 背景介绍：核能是一种先进的、可以替代常规能源的新能源。目前世界上利用核能发电的核电站已有400多个。其年发电量约占全球年发电总量的17%，到下世纪，核能可能成为一些国家的主要能源。 要了解核能是怎么回事，就需要从物质结构——原子和原子核的组成说起。 提出问题：请根据化学课中讲过的内容，说说原子和原子核的组成情况？ 课件展示： 归纳总结：任何物质的原子都是由位于原子中心区域带正电的原子核和带负电的核外电子组成的；原子核又是由带正电的质子和不带电的中子（质子和中子统称为核子）组成的。 过渡问题：科学家们通过实验和理论研究对原子和有子核的组成有了新的认识，发现原子核是可以改变的，而且在改变过程中可以释放出巨大的能量——原子核能，简称核能。那么，怎样才能有效地获得蕴藏在原子核里的大量核能呢？ 归纳总结：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——核能。 知识点二 裂变 自主学习：指导学生阅读课本P171“裂变”那一段课文，试着解答下列问题： （1）什么是裂变？ （2）了解裂变释放出的核能十分巨大。l千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约是多少千克标准煤完全燃烧所放出能量？ 检查学生阅读教材的效果。并作出归纳总结。 归纳总结： （1）用中子轰击铀235，铀核（质量大的核）会分裂成两部分（两个中等质量的核），这种现象叫核裂变，简称裂变。 （2）2×106千克。裂变是获得大量核能的重要途径。 过渡问题：用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。这就好比用火柴点燃木材，木材才能燃烧。假如 外界的中子停止轰击，裂变也就停止了。那么，怎样才能使裂变继续下去呢？ 类比讨论：将火柴搭成如图所示的结构，想像点燃第一根火柴，会发生什么情况。 课件展示：教师展示链式反应图片并讲述： 用中子轰击铀核，才能使铀核发生裂变，放出能量。如果外界的中子停止轰击，裂变也就停止。然而实验表明，铀核分裂时，还同时放出2～3个中子，这一点的意义特别重要。因为放出的中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变。这些铀核分裂时，同样放出中子，从而引起更多的铀核发生裂变。于是裂变反应便会链锁式地自行持续下去。这种现象叫链式反应。 过渡问题：核裂变会产生大量的能量，我们人类是怎样利用核裂变的？ 核电站就是利用核裂变来发电的。 图片展示： 1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。核反应堆是缓慢、平稳地释放核能的装置。 建造核反应堆，对材料、技术、安全防护设施等都有很高、很严的要求。不但需要解决很多核物理问题，也要求材料科学、电子学、自动控制学等解决许多困难问题。能自行设计、制造核反应堆，表明我国在这一高科技领域取得了重大成就，为和平利用核能创造了必要的条件。 核电站利用反应堆产生的内能，通过汽轮机做功，带动发电机发电。 教师讲授：另一个利用核裂变的是原子弹，它的核反应是不加控制的。如果对裂变的链式反应不加控制，在极短时间（约百万分之几秒）会释放出大量核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的。 知识点二 聚变 自主学习：聚变是获得大量核能的另一重要途径。引导学生阅读课本P172“聚变”的相关知识，讨论下列问题: （1）什么是聚变？ （2）聚变有哪些应用？有什么局限性？ 归纳总结： （1）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，这种现象叫核聚变，简称聚变。也称为热核反应。 （2）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。 （3）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！ 科学素养：阅读课本科学·技术·社会“核电站和核废料处理”的内容，查相关资料，了解核电站的建设和核废料处理问题，树立科学是把双刃剑的意识。 三、课堂小结 请结合本节学习过程，总结自己对本节课学习的收获，以思维导图的形式进行展示。 四、板书设计 教学设计反思 本节课利用多媒体创设课堂教学气氛，突出了核能在生活中带给我们的好处以及核辐射带给我们的危害。注重联系实际和知识应用,激发学生为利用聚变释放核能而努力学习,为开发新能源作出重大的贡献。 学习本节知识后,同学们了解到现在还不能像控制裂变那样有效地、随心所欲地控制聚变，控制聚变反应是一个非常吸引人的课题,培养学生探索物理的欲望。引导学生课下搜集核能资料，了解核能的优点和可能带来的问题。 学科网（北京）股份有限公司 $$