第4节 核能（教学课件）物理教科版2024九年级下册

该初中物理课件聚焦“核能”主题，系统讲解原子核结构、核裂变与核聚变原理及应用。课堂通过1945年、1964年、1964年我国核爆历史事件视频导入，从物质构成切入，逐步展开裂变（链式反应、核电站）和聚变（超高温条件、太阳与氢弹）知识，搭建连贯学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学态度，通过裂变聚变对比表格建构模型，结合“东方超环”“中国环流三号”等中国科技案例培养责任意识。例题分析与拓展作业（展望可控核聚变影响）助力学生深化理解，教师可直接利用结构化内容与实例提升教学效率。

第4节 　核能 九年级物理下册 •教科版2024年 第十一章　能源与可持续发展 学习目标 01 02 03 04 物理观念 ①了解原子、原子核结构，了解核裂变和核聚变的特点。 ②了解人类利用核能的现状，了解核能的优点，还要知道它可能带来的问题。 科学思维 通过比较、分析，通过分析核能的利弊，培养学生的批判性思维和问题解决能力。 科学探究 通过运用实验和观察等方法，分析探究核能产生和利用的科学过程。 科学态度与责任 引导学生理解核能在现代社会中的重要作用，培养对能源科学问题的关注和责任感。使学生认识到核能在社会发展中的影响，以及其在环境保护和可持续发展中的角色。 重点难点 核能的利用（核聚变和核裂变） 教学重点 知道链式反应及其发生的条件； 知道核聚变发生的条件。 教学难点 课堂导入 课堂导入 1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功。 1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。 探究新知一　原子核与核能 常见的物质是由分子、原子构成的。 物质 分子 原子 卢瑟福的α粒子散射实验 原子核 电子 原子核那么小，是否还存在内部结构呢? 探究新知一　原子核与核能 原子核与核能 1. 原子核：1932 年，物理学家发现，原子核是由质子和中子组成。 质子带正电荷，其电荷量跟电子的电荷量相等，中子不带电。 探究新知一　原子核与核能 原子核里的质子和中子为什么能紧紧地结合在一起呢? 质子和中子依靠强大的“核力”紧密地结合在一起。 探究新知一　原子核与核能 2. 核能 ①定义：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，就有可能释放出惊人的能量。这种能量就是核能。 原子能 质量较大的原子核 质量较小的原子核 分裂 结合 重核裂变 轻核聚变 重核 轻核 近年来我国科技多个领域不断取得新突破，例如：2021年，我国“和平”海底光缆计划启动：同年，我国人造太阳磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务。关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（　　） A．光纤利用了光的折射 B．中国人造太阳装置“东方超环”的反应原理与氢弹相同 C．无人驾驶车辆的芯片主要材料是超导体 D．“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位和导航 【学习任务一】核能及其原理 B 探究新知一　原子核与核能 解：A、光纤利用了光的反射，不是折射，故A错误； B、中国人造太阳装置“东方超环”的反应原理与氢弹相同，氢弹为核聚变，故B正确； C、无人驾驶车辆的芯片主要材料是半导体，故C错误； D、北斗利用电磁波定位和导航，不是超声波，故D错误； 故选：B。 探究新知一　原子核与核能 探究新知二　裂变及其利用 裂变及其利用 1.裂变：重原子核分裂成较轻的原子核，叫作裂变。 人类有效地获得大量核能是从用中子轰击铀核使其裂变开始的。当一个中子轰击一个铀核引起铀核裂变并释放能量的同时，还会释放出2～3个中子。 铀核裂变 探究新知二　裂变及其利用 2.链式反应：如果释放出的中子再引起其他铀核裂变，就可使反应不断地进行下去，这种反应叫作链式反应。 推倒的骨牌会产生一系列连锁反应 链式反应的示意图 探究新知二　裂变及其利用 3. 核裂变的应用 ①不加控制的链式反应 　　大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，原子弹就是根据这个原理制成的。 1kg铀全部裂变放出的能量 基于和平利用核能的目的，我们需要对链式反应加以控制。 探究新知二　裂变及其利用 ②可控制的链式反应 链式反应可控，那么就可以控制核能的释放。 核反应堆：是一种能够控制链式反应的装置。 核电站：利用核反应堆工作时释 放的能量使水汽化，推动蒸汽轮 机带动发电机发电，这就是核电站。 探究新知二　裂变及其利用 核电站将 　核能　　　内能　　　机械能　　　电能 核电站示意图 探究新知二　裂变及其利用 核反应堆有厚重的保护层，这是为什么呢？ 原来，用于核反应的燃料，具有强烈的放射性，能够发出射线，引起电离辐射。如果没有足够的保护措施，这些射线会对人体造成严重伤害。 当心电离辐射 探究新知二　裂变及其利用 1. 对于辐射强度超过国家标准的放射性物质，一定要防止其扩散，人体切莫随便靠近; 2. 在放射性实验室中，要用铅板、有机玻璃等材料做好隔离防护; 3. 在遇到核反应堆出现泄漏、原子弹爆炸 等突发事件时，要充分利用地形和建筑物 作为掩体，以减少辐射危害。 4. 核废料也有很强的放射性，目前一般都 将其放入特制的容器内深埋封存，待以后 研究出有效办法再做处理。 核辐射的防护措施 2023年8月日本无视国际社会反对，单方面强行将核污染水排海。 关于信息和能源，下列说法正确的是（　　） A．目前的核电站是利用核聚变释放的核能工作的 B．光纤通信是依靠光在光导纤维中发生反射来传递信息的 C．化石能源、太阳能和核能都是不可再生能源 D．能量在转化和转移过程中，总量保持不变，故节约能源没有必要 【学习任务二】核裂变 B 探究新知二　裂变及其利用 解：A、目前的核电站是利用核裂变释放的核能工作的，故A错误； B、光纤通信是依靠光在光导纤维中发生反射来传递信息的，故B正确； C、化石能源和核能短时间内不能再次获得，它们都是不可再生能源，太阳能能短时间内再次获得，是可再生能源，故C错误； D、能量在转化和转移过程中，总量保持不变，但能量转化具有方向性，故还需要节约能源，故D错误。故选：B。 探究新知三　聚 变 聚变及其利用 1.聚变：轻原子核结合成较重的原子核，同时释放出巨大的能量，这就是聚变，也叫热核反应。 例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温和高压下结合成新的原子核 ——氦核，会释放出巨大的核能。 氘核、氚核在超高温和高压下结合成氦核，释放出核能。 聚变释放的核能远大于我们“点火”使用的能量。太阳能就来自聚变—这把“火”自从大约46亿年前“点燃”后，至今未熄。 探究新知三　聚 变 2.聚变的条件：超高温。 　　使反应物获得极高的温度，要消耗不少能量，一旦发生聚变，获得的核能能弥补之前的付出吗？不会“入不敷出”吧？ 核聚变：太阳的能量 探究新知三　聚 变 3.核聚变的应用 太阳源源不断地释放光和热，其内部发生的就是核聚变反应。 大量氢核的聚变，可在瞬间释放出惊人能量。氢弹就是利用此原理制成。 探究新知三　聚 变 　　如何实现可控核聚变，如何利用可控核聚变释放的核能，科学家正在积极地探索着。海水中蕴藏着丰富、可以实现聚变的氘核。科学家预言，通过可控核聚变来利用核能，有望彻底解决人类所面临的能源问题。 中国科学院的环流器中国科学院建造的环流器（tokamak）EAST实现了1000s以上的长时间运行。 “神光Ⅲ”激光约束核聚变研究装置 探究新知三　聚 变 4.可控核聚变的意义 　　海水中储藏着丰富的核聚变原料一氘，科学家预言，通过可控聚变来利用核能，将有望彻底解决人类能源问题。 探究新知三　聚 变 探究新知三　聚 变 5.核裂变和核聚变的区别 比较 裂变 聚变 定义 较大原子核分裂为较小原子核的过程 质量小的原子核结合成较大原子核的过程 条件 中子轰击较大原子核 超高温 释放核能的大小 巨大 更加巨大 是否可控 裂变的链式反应可控 聚变目前不可控 应用 原子弹、核电站 氢弹、太阳内部爆炸 科技强国，中国科技工作者在各个领域一步一个脚印，一次次刷新“中国高度”，如图所示是近年取得的辉煌成就的代表事件。下列有关说法不正确的是（　　） A．如图甲，中星6D卫星使用的太阳能既是可再生能源又是清洁能源 B．如图乙，2025年春晚重庆分会场中，控制无人机表演的操控信号是通过电磁波传输的 C．如图丙，祝融号火星车使用的“中国芯”是超导体材料制成的 D．如图丁，2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”刷新运行记录，其反应原理是核聚变 【学习任务三】核聚变 C 探究新知三　聚 变 解：A.如图甲，中星6D卫星使用的太阳能既是可再生能源又是清洁能源，故A正确，不符合题意； B.如图乙，2025年春晚重庆分会场中，控制无人机表演的操控信号是通过电磁波传输的，故B正确，不符合题意； C.如图丙，祝融号火星车使用的“中国芯”是半导体材料制成的，故C错误，符合题意； D.如图丁，2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”刷新运行记录，其反应原理是核聚变，故D正确，不符合题意。 故选：C。 探究新知三　聚 变 课堂小结 核能 原子核与核能 裂变及其利用 裂变 利用 可控核裂变(链式反应) 不可控核裂变 原子弹 核电站 聚变及其利用 聚变 利用 暂不可控核聚变 条件 超高温 氢弹 课堂练习 解：A、核能中的核燃料用完后也不能重复使用，故属于不可再生能源，故A错误； B、根据核电站的发电过程可知，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，故B正确； C、目前核电站是利用核裂变释放的核能来发电的，故C错误； D、核电站和原子弹都是利用裂变的链式反应释放出巨大能量的原理制成的，其中在核电站中链式反应的速度和规模是人为控制的，而原子弹的裂变过程是不加控制的，故D错误。 故选：B。 1. （2020•绵阳二模）“华龙一号”是由中国两大核电企业研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术，使核能的利用更安全、更经济。下列关于核能的认识，正确的是（　　） A．核能是可再生能源 B．核电站的能量转化为：核能→内能→机械能→电能 C．核能发电是利用原子核聚变或裂变释放的核能 D．核能发电释放核能的过程与原子弹爆炸释放核能的过程完全相同 B 课堂练习 2. （2024•双流区二模）2023年7月28日，第31届世界大学生运动会在成都盛大开幕，大会期间大量开发、使用新能源材料和设备，中国向全球展现出了“绿色大运”的科技力量。关于新能源和能量及其转化，下列说法正确的是（　　） A．成都造“萌嘟嘟”新能源汽车使用的氢能属于一次能源 B．我们要节能是因为世界上便于利用的能量的总量在不断减少 C．双流体育馆边的光伏灯吸收的太阳能由太阳内部核裂变产生 D．空调既可以制热又可以制冷说明热传递没有方向性 B 课堂练习 解：A、氢能无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到，属于二次能源，故A错误； B、在能量的转移和转化过程中，能量的总量是不变的，但可供人类利用的能量总量在减少，故B正确； C、光伏灯吸收的太阳能由太阳内部核聚变产生，故C错误； D、能量的转移和转化具有方向性，故D错误。 故选：B。 课堂练习 3. （2024•武侯区校级三模）华为5G“黑科技”凭借着它的高传输速率，低时延、多终端广连接数等各项优势在此次抗疫复产行动起到了积极作用，5G智能巡检机器人，空中课堂，“智能快递小哥”……5G技术和能源问题越来越深入我们的生产和生活，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的频率越高，相同时间可以传输的信息越多，电磁波传播的速度就越大 B．电磁波在生活中应用广泛，电磁波对人类有利无害 C．电能必须通过消耗一次能源才能得到，是二次能源 D．核能是一种不可再生能源，利用核能发电是直接将核能转化成电能 C 课堂练习 解：A、电磁波的频率越高，相同时间可以传输的信息越多，但电磁波传播的速度不变，故A错误； B、电磁波在生活中应用广泛，电磁波对人类有利，也有害，比如电磁辐射对人体有害，故B错误； C、电能必须通过消耗一次能源才能得到，是二次能源，故C正确； D、核能是一种不可再生能源，利用核能发电是将核能转化为机械能，再转化成电能，故D错误。 故选：C。 课堂练习 4. （2023•成都模拟）日本发生的里氏9级大地震引发了海啸及核泄漏，这是日本二战后遭遇的最严重震灾，日本福岛核电站是目前世界上最大的核电站，如图所示为核电站发电流程示意图。下列说法错误的是（　　） A．核电站主要是利用原子核的聚变进行发电的 B．地震和海啸的发生常常都伴有次声波的产生 C．核能与煤、石油、天然气都属于不可再生能源 D．核能发电中的发电机是根据电磁感应原理制造 A 课堂练习 解：A、核电站利用可控的核裂变释放的核能来发电，故A错误。 B、地震、海啸时伴随有次声波的产生，故B正确。 C、核能与煤、石油、天然气都属于不可再生能源，故C正确。 D、电磁感应现象：闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。发电机就是利用这一原理来工作的，故D正确。 故选：A。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： 请查阅相关资料，如果可控核聚变研究成功，未来我们的生活会变成怎样的，请从环境、交通、农业、工业等几个方面对未来生活进行展望。 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $