11.4 核能 课件 -2025-2026学年教科版物理九年级下册

该初中物理课件围绕“核能”展开，涵盖原子核组成、裂变与聚变两种核能获取途径及其应用，通过1945年原子弹事件导入引发问题，从分子原子结构过渡到原子核，搭建“物质结构-核能产生-实际应用”的学习支架。 其亮点在于以科学探究为导向，用多米诺骨牌类比链式反应（科学思维的模型建构），通过对比表格明晰裂变与聚变区别，结合我国“两弹一星”及“人造太阳”EAST成就渗透科学态度与责任，助力学生构建能量观念，教师可依托此资料提升教学效率。

第11章 能源与可持续发展 第4节 核能 讲课人： 时间：202X. 教科版物理九年级下册 1 导入新课 1945年8月6日，美国在日本广岛上空投下了一枚原子弹，爆炸释放的能量使这个20余万人口的城市转眼间变成了废墟。三天以后，日本长崎遭到了同样的命运。据有关资料记载，两个城市毁坏程度达60%～80%。 2 针对以上信息，你能提出一个你感兴趣的问题吗？ 探究新知 知识板块一　原子核与核能 我们已经知道物体是由分子组成，分子又是由原子组成。以水分子为例： 由水分子组成 H2O分子 由一个氧原子和两个氢原子组成 那么，原子又是由什么组成的呢？ 原子核是由质子和中子组成的，它们通过一种叫作“核力”的相互作用紧密地结合在一起。 原子核 质子 中子 电子 分子 原子 原子核 质子 核外电子 中子 带负电 原子的核式结构 物质 带正电 不带电 中子 质子 大部分元素的原子核是牢固而稳定的，而有些原子核会按照一定的规律发出射线变成新的原子核。这就是放射性。 原子核是非常牢固的 质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，一旦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，就有可能释放巨大的能量，这就是核能。 获得核能有两种途径：裂变和聚变。 重核发生裂变 轻核发生聚变 知识板块二　裂变及其利用 用中子轰击质量较大的原子核，原子核会分裂成较轻的原子核，同时释放出巨大能量的过程，叫作裂变。 铀核裂变 人类有效地获得大量核能，是用中子轰击铀核使铀核裂变开始的。当一一个中子轰击一个铀核引起铀核裂变并释放能量的同时，还释放出2~3个中子。 同学们玩过多米诺骨牌吗？推倒第一张牌后会发生什么？ 推倒的骨牌会产生一系列连锁反应 铀核裂变时所产生的中子，又轰击其他铀核，导致一系列铀核持续裂变并释放出大量核能的反应过程叫链式反应。 核裂变的链式反应 加以控制：___________ 不加控制：___________ 建成核电站 原子弹 在1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器— —原子弹爆炸了。 核反应堆是一种能够控制链式反应的装置。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。 核电站示意图 用于核反应的燃料（如铀235），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。在生活中，我们也要规范操作，注意防护，远离电离辐射。 核反应堆有厚重的保护层，这是为什么呢？ 原理 以铀为燃料，核反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过蒸汽轮机带动发电机发电。其能量转化为： ________________________________________________________________________________ 现状 目前，世界上已利用核裂变原理建成许多核能发电站 核能发电 核能→内能→机械能→电能 核电站的优点： ①核电站消耗的燃料很少，可以大大减少燃料的运输量。 ②核电站没有煤燃烧放出的大量硫化物、碳氧化物、烟尘等，不会对大气造成污染。 ①核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。 核电站的缺点： ②核电站发电时，能量转化的环节多，核能发电厂热效率较低，排放更多废热到环境中，故核能电厂的热污染较严重。 ③核能电厂投资成本太大。 (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； 核辐射的防护措施： (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。 知识板块三　聚变 氘核 氚核 被释放的中子 释放能量 形成氦核 中子 氢核聚合 氢核聚变 轻原子核结合成较重的原子核，也会释放核能，这种核反应叫聚变。 氢的同位素氘和氚，其原子核在超高温下就可能聚合成氦核，释放出巨大的能量。 氘核 氚核 被释放的中子 释放能量 形成氦核 中子 氢核聚合 氢核聚变 为什么聚变又叫热核反应呢？ 原子核带有正电，两个较轻的核在靠近过程中，彼此排斥，难以接近，所以把它们加热到足够高的温度使这些粒子的无规则运动极其剧烈。以至于会有原子核在碰撞过程中靠得足够近，从而发生聚变。因此聚变也常称为热核反应。 可能有的同学会产生疑惑：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？不会有“入不敷出”的现象发生吧？ 事实上，聚变释放的核能远大于我们“点火”所需的能量。太阳的能量，就来自核聚变——这把“火”自从46亿年前“点燃”后，至今未熄。 太阳内部发生的聚变反应，每秒钟把7 ×108 t的氢变为氦。 在消耗相同质量核燃料的情况下，聚变比裂变放出的能量大得多。 许多科学家为我国的氢弹研制做出了不可磨灭的贡献，其中于敏等科学家在氢弹原理突破中起了关键作用。 1967年6月17日，我国第一颗氢弹在西部地区上空爆炸成功。氢弹就是根据聚变原理制成的，它的威力比原子弹大得多。 可控核聚变的研究已在实验层面取得重大进展，有我国“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环（EAST）不断创造着新的世界纪录，为实现可控核聚变奠定了坚实的物理基础。 海水中蕴藏着丰富的氘核，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。 1964年10月16日15时，中国第一颗原子弹爆炸成功。 我国的核能发展： 1967年 6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功。 截止2016年12月10日，已建成并在运的核电机组有36台，装机容量约3350万千瓦；在建核电机组21台，共计装机容量2343.5万千瓦。 秦山核电站 岭奥核电站 大亚湾核电站 比较 裂变 聚变 定义 条件 释放核能的大小 是否可控 应用 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 中子轰击较大原子核 超高温 巨大 更加巨大 裂变的链式反应可控 聚变目前不可控 原子弹、核电站 氢弹、太阳内部爆炸 核裂变和核聚变的区别 随堂检测 1.组成原子核的粒子是（ ） A.带正电的质子和带负电的电子 B.带正电的质子和不带电的中子 C.带正电的质子、带负电的电子和不带电的中子 D.带负电的电子和不带电的中子 B 37 2.关于核电站里能量的转化过程，说法正确的是（ ） A.原子核能→核能→电能 B.原子核能→内能 C.原子核能→内能→机械能→电能 D.原子核能→内能→电能 C 3.关于核能的下列说法中，不正确的是（     ）  A.核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的 B.如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸 C.氢弹是利用轻核聚变制成的武器 D.原子弹是利用轻核聚变和重核裂变而制成的核武器 D 4.原子由原子核和____________________构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫作核______（选填“裂”或“聚”）变。 核外电子（或电子） 不可再生 聚 板书设计 核能 原子核 核能 裂变 聚变 链式反应 应用：原子弹、核电站 应用：氢弹 41 Lavf58.12.100 $那么你知道原子核是怎样反应的呢？我们的实验者准备了1000个老鼠夹和乒乓球，把乒乓球挨个放在老鼠夹上之后，向其中扔进去一个乒乓球。当乒乓球接触地面时，所有乒乓球都会因为这一颗乒乓球产生的变化而发生改变，整个房间内的球四散开来，看起来十分壮观，而这些四散的乒乓球也会影响到另一层面的变化。和地面是指有质量更重的原子核分裂成许多质量更小的原子核，在核反应当中生成一个粒子，就有可能引起其他核产生。核反应一旦引发后，就会形成连带效应，这种反应方式就称为链式核反应，而我们的装置就是为了模拟这样的现象。其实在现实中，裂变反应可比我们看到的更快，如果可控的话，就能使其稳定。裂变作为核电站的能源，如果无法控制，就会变成原子弹。