第7节 核能（导学案）科学浙教版九年级上册

第7节 核能（导学案） 科学观念：了解裂变和聚变这两种获得核能的方式并解释原子弹和氢弹的基本原理；了解核电站的原理及能量转化过程；了解核能的特点，知道放射性的定义和三种射线。 科学思维：能通过比较不同能源，归纳核能的优势；能利用模型图解释链式反应的原理，说出核能的来源。 探究实践：搜集核电站资料信息，总结核能的优缺点，了解我国核发展历史。 态度责任：通过分析核污水排海的危害，培养热爱自然保护自然的可持续发展观，形成道德规范、人地协调等正确的社会责任感；通过了解我国的核能发展史，培养爱国热情和家国情怀。 1. 核能的特点和应用；核电站的能量转化；放射性和三种射线（重点） 2. 裂变和聚变；链式反应的过程解释（难点） 1. 称为核能。核能的获得途径： 。 2.原子弹、核电站、核潜艇是根据 原理制造的。连锁式的铀核裂变反应称为 。原子弹应用的是 ,核电站应用的是 。 3.核聚变需要极高的温度，所以也叫做 。氢弹是根据 的原理制造的,它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变,从而向外释放出巨大的能量。 4.对原子核裂变的链式反应加以控制,使核能缓慢、平稳地释放出来的装置称为 ,简称 , 是核电站的核心部分。核电站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。其能量转化情况是： 。 5.各种放射性元素放出的射线中包括α、β和γ三种射线。α射线是带正电的高速运动的 。β射线是带负电的高速运动的 。γ射线是能量很高的 。这三种射线穿透物质的能力也不同，α射线穿透能力 ，β射线穿透能力 ，γ射线穿透能力 。 2025年9月3日阅兵中亮相的“覆盖全球”射程的核导弹名为东风-5C液体洲际战略核导弹。东风-5C采用液体燃料技术，射程突破1.6万公里，具备全球打击能力，可从中国境内不同地点选择多条飞行路径规避反导系统。 核导弹的威力众所周知，你知道其中的原理吗？核能又是怎样的一种能量呢？ 一、裂变和聚变 你知道吗？人类所利用的能源绝大多数是由核能转化而来的！ 因为从太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核聚变反应而产生的。 那么，核能是怎样产生的？ 人类是如何有效地控制和利用核能的？ 核能 概念：原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。 获得途径：原子核的裂变和原子核的聚变是获得核能的两条途径。 你知道核能的威力吗？ 核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中所释放出的化学能要大得多。例如，1千克铀核全部转变为氪核和钡核时释放出的核能，超过了2000吨煤完全燃烧时释放出的化学能。 如何使原子核发生转变而释放出核能呢？ 链式反应 每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变从而产生更多的中子。这样就会导致越来越多的铀核持续裂变，放出越来越多的能量。这种连锁式的铀核裂变反应称为链式反应。 核裂变的应用 如果原子核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸，原子弹就是运用这个原理制造的。 原子弹——根据核裂变的原理制成，属于不可控制的链式反应的结果！！！ 核聚变的应用 核聚变需要极高的温度，也叫热核反应。 实例：氘核（核内有1个质子和1个中子的氢核）和氚核（核内有1个质子和2个中子的氢核）在超高温下聚合成新的原子核——氦核，并释放出1个中子，同时会向外放出巨大的能量。 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会使核反应继续下去。氢弹就是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。 两弹一星 1960年11月5日，我国第一枚导弹发射成功；1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功；1967年6月17日，我国第一颗氢弹空爆试验成功；1970年4月24日我国第一颗人造卫星发射成功。我国的核弹（原子弹、氢弹）、导弹和人造卫星（简称“两弹一星”）是20世纪下半叶中华民族创建的辉煌伟业。 “两弹一星”的研制，是我国当时面对严峻的国际形势，为抵制帝国主义的武力威胁和核讹诈，保卫国家安全、维护世界和平而作出的战略决策。我国一大批优秀的科技工作者，以身许国，怀着对新中国的满腔热爱，响应党和国家的召唤，义无反顾地投身到这一神圣而伟大的事业中。他们在十分艰苦的条件下，自力更生，发愤图强，完全依靠自己的力量，用较少的投入和较短的时间，突破了核弹、导弹和人造卫星等尖端技术，取得了举世瞩目的辉煌成就。 二、核能的和平利用——核电站 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。 可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。 核电站原理 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。 由于控制核聚变的技术障碍，目前核能发电厂都是利用核裂变反应而发电。 思考与讨论 核电站的能量转化过程是怎样的？ 太阳内部的核聚变 太阳的巨大能量就是内部核聚变产生的。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。这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。 核电引起的主要安全问题 （1）核反应失控，会损坏设备，引起放射性物质的泄露，放射性物质泄漏会造成放射性污染，因此必须采用可靠的防护措施； （2）放射性废料处理不当，会导致环境污染。 三、放射性 核设施因事故导致​​放射性物质​​意外释放到环境中，而​​放射性​​则是危害的根源。 那么什么是放射性呢？ 放射性 像铀、钍、镭等元素，能够自发地放出穿透能力很强的射线，居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。 放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质 原子核的裂变也会产生一些放射性物质。放射性物质放出的射线到底是什么呢？ 思考与讨论 查找资料，讨论放射性的利与弊？ 课堂小结： 1. 位于浙江省嘉兴市海盐县的秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化 B．秦山核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．为方便居民用电，核电站应尽量靠近城市 D．核辐射主要有α，β，γ射线，其中α射线穿透能力最强 2．2024年中国核电发展又驶入了快车道，如图为核电站工作的原理示意图，下列叙述正确的是（　　） A．核反应堆进行核聚变释放核能 B．汽轮机工作时，使水的内能增加 C．核反应堆将核能直接转化为电能 D．核废料会产生放射性物质，必须合理处理 3．图甲和图乙是释放核能的两种方式，下列说法正确的是（　　） A．图甲方式表示的是核裂变 B．目前核电站是利用图乙方式发电的 C．图甲方式目前还不能人为控制 D．两种释放核能的方式都不会产生放射性物质 4．发展核能是解决能源危机的主要出路之一、国家能源局披露截至2024年，我国核电在运在建规模升至世界第一。 （1）核电站利用的能量来自图甲中 所示的核反应（选填“A”或“B”）。 （2）如图乙是核电站发电的流程图，在核电站的发电的过程中，下列说法正确的是___________。 A．冷凝器中发生的物态变化是汽化 B．在核反应堆的外围有一层厚厚的水泥防护层，其作用是防止核泄漏 C．能量转化顺序是：核能→化学能→机械能→电能 5．如图为核聚变的示意图，①②③表示三种原子， “”“”分别表示质子和中子，则图中“”表示的是 。①和②都可以用符号H来表示，是因为它们原子核内的 相同。 6．如图1所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环” （EAST）实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行，创造了世界新纪录。 （1）“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过核 （选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能。 （2）如图2为核电站发电流程图，核电站发电过程中，能量转化是：核能→ →机械能→电能。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第7节 核能（导学案） 科学观念：了解裂变和聚变这两种获得核能的方式并解释原子弹和氢弹的基本原理；了解核电站的原理及能量转化过程；了解核能的特点，知道放射性的定义和三种射线。 科学思维：能通过比较不同能源，归纳核能的优势；能利用模型图解释链式反应的原理，说出核能的来源。 探究实践：搜集核电站资料信息，总结核能的优缺点，了解我国核发展历史。 态度责任：通过分析核污水排海的危害，培养热爱自然保护自然的可持续发展观，形成道德规范、人地协调等正确的社会责任感；通过了解我国的核能发展史，培养爱国热情和家国情怀。 1. 核能的特点和应用；核电站的能量转化；放射性和三种射线（重点） 2. 裂变和聚变；链式反应的过程解释（难点） 1.原子核在转变过程中所释放出的能量称为核能。核能的获得途径：原子核的裂变和原子核的聚变。 2.原子弹、核电站、核潜艇是根据裂变的原理制造的。连锁式的铀核裂变反应称为链式反应。原子弹应用的是不加控制的链式反应,核电站应用的是可控制的链式反应。 3.核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。氢弹是根据核聚变的原理制造的,它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变,从而向外释放出巨大的能量。 4.对原子核裂变的链式反应加以控制,使核能缓慢、平稳地释放出来的装置称为核反应堆,简称反应堆,核反应堆是核电站的核心部分。核电站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。其能量转化情况是：核能→内能→机械能→电能。 5.各种放射性元素放出的射线中包括α、β和γ三种射线。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。这三种射线穿透物质的能力也不同，α射线穿透能力最弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强。 2025年9月3日阅兵中亮相的“覆盖全球”射程的核导弹名为东风-5C液体洲际战略核导弹。东风-5C采用液体燃料技术，射程突破1.6万公里，具备全球打击能力，可从中国境内不同地点选择多条飞行路径规避反导系统。 核导弹的威力众所周知，你知道其中的原理吗？核能又是怎样的一种能量呢？ 一、裂变和聚变 你知道吗？人类所利用的能源绝大多数是由核能转化而来的！ 因为从太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核聚变反应而产生的。 那么，核能是怎样产生的？ 人类是如何有效地控制和利用核能的？ 核能 概念：原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。 获得途径：原子核的裂变和原子核的聚变是获得核能的两条途径。 你知道核能的威力吗？ 核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中所释放出的化学能要大得多。例如，1千克铀核全部转变为氪核和钡核时释放出的核能，超过了2000吨煤完全燃烧时释放出的化学能。 如何使原子核发生转变而释放出核能呢？ 链式反应 每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变从而产生更多的中子。这样就会导致越来越多的铀核持续裂变，放出越来越多的能量。这种连锁式的铀核裂变反应称为链式反应。 核裂变的应用 如果原子核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸，原子弹就是运用这个原理制造的。 原子弹——根据核裂变的原理制成，属于不可控制的链式反应的结果！！！ 核聚变的应用 核聚变需要极高的温度，也叫热核反应。 实例：氘核（核内有1个质子和1个中子的氢核）和氚核（核内有1个质子和2个中子的氢核）在超高温下聚合成新的原子核——氦核，并释放出1个中子，同时会向外放出巨大的能量。 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会使核反应继续下去。氢弹就是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。 两弹一星 1960年11月5日，我国第一枚导弹发射成功；1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功；1967年6月17日，我国第一颗氢弹空爆试验成功；1970年4月24日我国第一颗人造卫星发射成功。我国的核弹（原子弹、氢弹）、导弹和人造卫星（简称“两弹一星”）是20世纪下半叶中华民族创建的辉煌伟业。 “两弹一星”的研制，是我国当时面对严峻的国际形势，为抵制帝国主义的武力威胁和核讹诈，保卫国家安全、维护世界和平而作出的战略决策。我国一大批优秀的科技工作者，以身许国，怀着对新中国的满腔热爱，响应党和国家的召唤，义无反顾地投身到这一神圣而伟大的事业中。他们在十分艰苦的条件下，自力更生，发愤图强，完全依靠自己的力量，用较少的投入和较短的时间，突破了核弹、导弹和人造卫星等尖端技术，取得了举世瞩目的辉煌成就。 二、核能的和平利用——核电站 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。 可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。 核电站原理 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。 由于控制核聚变的技术障碍，目前核能发电厂都是利用核裂变反应而发电。 思考与讨论 核电站的能量转化过程是怎样的？ 核能 → 内能 → 机械能 → 电能 太阳内部的核聚变 太阳的巨大能量就是内部核聚变产生的。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。这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。 核电引起的主要安全问题 （1）核反应失控，会损坏设备，引起放射性物质的泄露，放射性物质泄漏会造成放射性污染，因此必须采用可靠的防护措施； （2）放射性废料处理不当，会导致环境污染。 三、放射性 核设施因事故导致​​放射性物质​​意外释放到环境中，而​​放射性​​则是危害的根源。 那么什么是放射性呢？ 放射性 像铀、钍、镭等元素，能够自发地放出穿透能力很强的射线，居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。 放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质 原子核的裂变也会产生一些放射性物质。放射性物质放出的射线到底是什么呢？ 思考与讨论 查找资料，讨论放射性的利与弊？ 工业上利用放射线来测量物体厚度。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；利用放射线还可以杀菌。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。 人类一直生活在有放射线的环境中。然而，过量的辐射对人体和动物的组织都有破坏的作用。 课堂小结： 1. 位于浙江省嘉兴市海盐县的秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化 B．秦山核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．为方便居民用电，核电站应尽量靠近城市 D．核辐射主要有α，β，γ射线，其中α射线穿透能力最强 【答案】A 【详解】A．核电站中将核能先转化为介质的内能，再推动发电机的转子转动，转化为机械能，并在发电机中最终转化为电能，实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化，故A正确； B．核电站发生的是可控的核裂变，故B错误； C．核裂变过程中会产生核废水，具有核辐射，所以核电站应尽量远离城市，故C错误； D．核辐射主要有α，β，γ射线，其中贯穿本领最强的是γ射线，最弱的是α射线，故D错误。 故选A。 2．2024年中国核电发展又驶入了快车道，如图为核电站工作的原理示意图，下列叙述正确的是（　　） A．核反应堆进行核聚变释放核能 B．汽轮机工作时，使水的内能增加 C．核反应堆将核能直接转化为电能 D．核废料会产生放射性物质，必须合理处理 【答案】D 【详解】A．核反应堆进行核裂变释放核能，是由于核的裂变可控制，故A错误； B．汽轮机工作时，将内能转化为机械能，水的内能会减小，故B错误； C．核反应堆将核能转化为内能，内能转化为机械能，再由机械能转化为电能，故C错误； D．核废料会产生放射性物质，会污染环境，损坏人体健康，必须合理处理，故D正确。 故选D。 3．图甲和图乙是释放核能的两种方式，下列说法正确的是（　　） A．图甲方式表示的是核裂变 B．目前核电站是利用图乙方式发电的 C．图甲方式目前还不能人为控制 D．两种释放核能的方式都不会产生放射性物质 【答案】A 【详解】A．图甲表示核裂变，故A正确； B．目前核电站是利用核裂变（图甲）发电的，而不是核聚变（图乙），故B错误； C．核聚变（图乙）目前还不能人为很好地控制，而核裂变（图甲）是可以控制的，故C错误； D．核裂变在反应过程中会产生放射性物质，故D错误。 故选A。 4．发展核能是解决能源危机的主要出路之一、国家能源局披露截至2024年，我国核电在运在建规模升至世界第一。 （1）核电站利用的能量来自图甲中 所示的核反应（选填“A”或“B”）。 （2）如图乙是核电站发电的流程图，在核电站的发电的过程中，下列说法正确的是___________。 A．冷凝器中发生的物态变化是汽化 B．在核反应堆的外围有一层厚厚的水泥防护层，其作用是防止核泄漏 C．能量转化顺序是：核能→化学能→机械能→电能 【答案】（1）A （2）B 【详解】（1）核电站是利用可控的核裂变来获得能量的，图甲中A表示核裂变。 （2）A．冷凝器内，水由气态变为液态，是液化现象，故A错误； B．核原料有很大的辐射，所以核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是防止核泄漏，故B正确； C．核电站能量转化的过程是：通过核反应把核能转化为内能，得到高温水蒸气；水蒸气推动气轮机转动，把内能又转化为机械能；气轮机再带动发电机发电，得到电能，故能量转化的顺序正确的是核能→内能→机械能→电能，故C错误。 故选B。 5．如图为核聚变的示意图，①②③表示三种原子， “”“”分别表示质子和中子，则图中“”表示的是 。①和②都可以用符号H来表示，是因为它们原子核内的 相同。 【答案】 中子 质子 【详解】[1][2]如图为核聚变的示意图，氘核和氚核发生聚变，生成氦核和一个中子；③原子中白球增加，图中“●”表示的是中子，“O”表示的是质子；①和②都可以用符号H来表示，是因为它们原子核内的质子数相同，即都是1个质子，这是原子分类的依据。 6．如图1所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环” （EAST）实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行，创造了世界新纪录。 （1）“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过核 （选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能。 （2）如图2为核电站发电流程图，核电站发电过程中，能量转化是：核能→ →机械能→电能。 【答案】（1）聚变 （2）内能 【详解】（1）太阳内部发生的是核聚变，“东方超环”的反应原理与太阳内部一样，为核聚变，释放巨大的核能。原子核能又转化为内能。 （2）核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的。核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $