第三节 核能的开发与利用（教学课件）物理新教材北师大版九年级全一册

该初中物理课件聚焦“核能的开发与利用”，系统讲解核裂变、核聚变原理，核电站工作机制及核安全知识。通过“原子核能量”示意图创设情境提问，引导学生从原子核能量切入，逐步探究裂变（链式反应可控与不可控）、聚变（太阳能量来源），再到核能利用与安全，形成完整知识脉络，辅以实例与科技成就搭建学习支架。 其亮点在于融合科学思维（建构链式反应、能量转化模型）、科学探究（课后查EAST进展、家庭讨论实践作业）与科学态度（华龙一号、两弹一星科学家事迹渗透责任教育）。采用情境导入与实例分析结合的教学方法，学生能联系科技前沿激发兴趣，教师可借助结构化内容提升教学效率。

高 效 课 堂 16.3 核能的开发与利用 【九年级全一册·北师大版2024】 【第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子】 千图网千图网 目录 1 【 学习目标】 2 【 新知探究】 3 【 课堂小结】 4 【 提升训练】 5 【课后作业】 2 学习目标 学习目标 新知探究 课堂小结 提升训练 1 课后作业 01 知道核裂变、核聚变的定义，了解核能的利用方式 物理观念 1 02 科学思维 能区分核裂变与核聚变的特点，分析核能利用的利弊 03 科学探究 通过链式反应模拟，理解核反应堆的控制原理 04 科学态度与责任 树立 “和平利用核能、关注核安全” 的意识 学习目标 学习目标 新知探究 课堂小结 提升训练 1 课后作业 教学重点 教学难点 核裂变、核聚变的原理；核能的利用（核电站） 链式反应的控制；核安全与核废料处理 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 情境导入 1.原子核体积很小，但在一定条件下却能释放出惊人的能量。 原子核的“能量” 原子核是如何释放能量的？怎样才能有效利用这些能量？ 5 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能 重核（如铀）分裂成较轻原子核，释放能量。 核裂变 轻核（如氢）结合成较重原子核，释放能量。 核聚变 E=mc2 1.公式： E：物质具有的能量； m：物质的质量； c：光在真空中的传播速度 6 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能 核裂变：重核的“分裂” 1938年，物理学家用中子轰击铀核，铀核分裂成两个中等质量的核，同时放出中子和能量。 核裂变一旦开始，会引发一种“连锁反应” 1kg铀全部裂变放出的能量相当于2500t优质煤完全燃烧所放出的能量。 7 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能 核裂变的 “连锁反应”：链式反应 一个中子轰击铀核，分裂时放出 2~3 个中子，这些中子再轰击其他铀核，持续分裂并释放大量能量。 不加控制：瞬间释放能量→原子弹； 可控：缓慢释放能量→核电站 链式反应： 两种结果： 8 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能 更高效的核能：核聚变 轻核（如氢的同位素氘、氚）在极高温度（≈1 亿℃）下结合成重核，释放能量； 定义： 原料丰富（海水中含大量氘）； 能量密度更高（是核裂变的 4 倍以上）； 无污染（产物是氦，无放射性）； 特点： 核聚变最典型的例子，就是我们每天见到的—— 9 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能 太阳的 “能量源泉”：核聚变 温度高达1570万摄氏度，压力极大，氢核持续发生核聚变，释放的能量以光和热的形式传播到地球； 太阳内部： 太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。 10 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能 练习 【典例1】下列关于原子核裂变和聚变的说法，正确的是（　　） A．目前人类还不能有效控制原子核裂变 B．自然界中只有在人为的条件下才会发生核聚变 C．到目前为止，人类获得核能有两条途径，即核裂变和核聚变 D．原子核在任何条件下都能发生聚变 C 11 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能 练习 【典例2】全球首座第四代核电站华能石岛湾核电站投产，标志着我国核电技术已达世界领先水平。如图所示是核电站发电和供电流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，推动汽轮机带动发电机旋转，从而产生电，下列有关说法正确的是（　　） A．核能和太阳能一样均属于一次能源，同时核能又属于可再生能源 B．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 C．核电站发电原理与太阳释放能量的原理相同 D．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 B 12 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能 练习 【典例3】核电站发电利用的是原子核发生 （填“裂变”或“聚变”）时释放的能量，其核能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源，其巨大能量来自图 （选填“A”或“B”）所示的核反应. 裂变 不可再生 A 13 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能的利用 核电站 加以控制的链式反应 核电站 核心设备 核反应堆 原理 核反应堆中的链式反应在控制下缓慢释放核能。 14 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核电站的结构与原理（一） 核电站工作过程中的能量转化 核能 内能 机械能 电能 核能的利用 15 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核电站的结构与原理（一） 核反应堆的组成： 核燃料： 铀棒（发生核裂变）； 控制棒： 镉棒（吸收中子，控制链式反应速度）； 减速剂： 石墨 / 重水（减慢中子速度，使其易撞击铀核）； 冷却剂： 水（带走热量，产生蒸汽）。 核能的利用 16 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 中国核电：从 “跟跑” 到 “领跑” “华龙一号”： 我国自主研发的第三代核电技术，满足全球最高安全标准； 成就： 已实现商业化运营，标志我国核电技术自主可控。 核能的利用 17 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核能的利用 “人造太阳”：可控核聚变的探索 需要维持 1 亿℃以上的高温、足够的压力； 难点： “东方超环（EAST）” 实现 1.2 亿℃持续 101 秒、4 亿℃持续 20 秒的突破。 我国成就： “核能是‘双刃剑’，利用它的同时，必须关注 ——” 18 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 练习 【典例4】日本发生了里氏9级强烈地震，引发海啸，导致福岛核电站受损，核电站是通过 （选填“裂变”“聚变”）获得巨大能量，从而转化为 能，该核电站的核反应堆受损，已经发生核泄漏，造成了严重污染。 裂变 核能的利用 电 19 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 练习 【典例5】黄龙界头庙风电场矗立着许多如图所示的大风车，它可以将风能转化为电能。风能不仅清洁，而且还是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。 可再生 核能的利用 核裂变 20 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 练习 【典例6】2025年，中国研究的“人造太阳”创造新的世界纪录，太阳内部发生核 （选填“裂变”或“聚变”）可以释放出巨大的核能。核能是 （选填“再生”或“不可再生”）能源。利用核反应所产生的热量可以发电，电能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。 聚变 核能的利用 不可再生 二次 21 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核安全 和平利用、严格管控、防扩散 核能的 “双刃剑”：核安全 2.核安全原则： 核泄漏（如切尔诺贝利、福岛事故）会释放放射性物质，危害环境与健康。 1.核风险： 除了核泄漏，核能利用还有一个难题 —— 22 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 核安全 中低放射性：密封后浅层填埋； 高放射性：冷却→固化→深层地质填埋（需隔离数万年） 核能的 “后遗症”：核废料处理 2.处理方式： 低放射性（如设备外壳）、高放射性（如用过的铀棒）。 1.核废料分类： 如何安全、永久地处理核废料是一个重大课题。 23 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 拓展阅读 我国“两弹一星”的成就 建国初期我国的武器制造水平落后； 为了国家的独立自主和长治久安。 1.“两弹一星”的战略背景： 1960 年：第一枚自主研制的导弹发射成功 1964 年：第一颗原子弹爆炸成功 1967 年：第一颗氢弹空爆试验成功 1970 年：第一颗人造地球卫星 “东方红一号” 发射成功。 2.“两弹一星” 的成就时间线： 24 新知探究 2 新知探究 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 拓展阅读 我国“两弹一星”的成就 邓稼先：原子弹理论设计的核心人物 于敏：氢弹原理突破的关键科学家。 3.“两弹一星” 的核心贡献者： 提升国际地位、保障国家安全 带动科技事业发展 凝聚 “热爱祖国、无私奉献” 的精神。 4.“两弹一星” 的意义： 两弹一星功勋奖章 25 课堂小结 课堂小结 新课讲授 核心素养 提升训练 3 课后作业 本节课你学到了什么？ 26 提升训练 提升训练 新知探究 学习目标 课堂小结 4 课后作业 1 .东方超环俗称“人造小太阳”，对加快实现可控核聚变具有重要意义。下列应用中核能的使用方法与东方超环一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 A 27 2.关于核能，下列说法正确的是（　　） A．核能是化石能源 B．核反应堆是控制链式反应的装置 C．核能可直接转化为电能 D．核能是原子内部发生化学反应释放出来的能量 提升训练 提升训练 新知探究 学习目标 课堂小结 4 课后作业 B 28 提升训练 提升训练 新知探究 学习目标 课堂小结 4 课后作业 3.核能是原子核裂变或聚变释放出的能量。下列说法正确的是（　　） A．原子核通常由质子和中子组成 B．原子核带负电 C．目前的核电站是利用核聚变原理工作的 D．使用核能不会对环境带来任何影响 A 29 4.下图所示的是某种核反应示意图，这属于核 变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核 变在瞬间释放的能量。（均选填“裂”或“聚”）. 提升训练 提升训练 新知探究 学习目标 课堂小结 4 课后作业 裂 聚 30 5.2025年5月，被称为“新一代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置在四川绵阳实现百万安培亿度H模，如图所示。其产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，是我国自主研发的可控 （选填“核聚变”或“核裂变”）大科学装置. 提升训练 提升训练 新知探究 学习目标 课堂小结 4 课后作业 核聚变 31 课后作业 课后作业 新知探究 学习目标 课堂小结 5 提升训练 拓展作业 查阅 “中国核聚变实验堆（EAST）” 的最新进展，写 100 字短评 课后 作业 习题作业 完成课本“自我检测”剩余题目 实践作业 和家人讨论 “你是否支持家乡建核电站？”，记录 3 条理由 32 物 究 其 理 物理融生活，留心皆新知 感谢聆听！ 33 $