2.4 核能 （教学设计）科学新教材浙教版九年级上册

该初中科学教学设计聚焦核能核心知识，涵盖核裂变与聚变的产生及应用、核电站能量转化规律、放射性及半衰期原理。通过太阳结构图情境导入，承接宏观能量知识，引导学生从已知的机械能、电能过渡到微观原子核能量学习，搭建知识衔接支架。 该资料以科学观念为基础，通过对比裂变与聚变、核电与火电培养科学思维，结合我国“华龙一号”“人造太阳”等科技实例及切尔诺贝利核泄漏案例渗透态度责任。采用火柴模拟链式反应、核电站示意图分析等学科特色方法，降低抽象知识难度，助力学生辩证认知核能利弊，也为教师提供结构化教学资源与实践素材。

第4节 核能（教学设计） 年级 九年级 学科 科学 教师 课题 第4节 核能 教学 目标 科学观念：知晓核裂变、聚变释放核能，区分三种射线，明晰核电站能量转化规律。科学思维：对比裂变聚变、核电火电差异，能用半衰期原理推算岩石、文物年龄。 态度责任：了解核电安全隐患，辩证看待核能，树立安全利用、节约能源的意识。 教材 分析 本节位于九年级上册第二章第四节，是能量转化与守恒单元中原子核能量相关内容，承接机械能、电能等宏观能量知识，进入微观原子核能量学习。教材以太阳核聚变释放光能热能作为生活情境导入，依次讲解核能产生的两种途径，区分可控与不可控核反应对应的军事与民用应用，接着介绍核电站工作流程与能量转化，对比核能发电和火力发电的异同，最后讲解放射性、三类射线及半衰期的实际应用。教材搭配我国原子弹、氢弹、华龙一号核电等实例，融合科技发展与安全教育，设置多处思考讨论拓展生活应用，同时引入切尔诺贝利、福岛核泄漏案例完善安全认知，为学生建立微观能量认知框架，也为后续能源可持续发展相关内容做好铺垫。 学情 分析 学生此前已经学习多种形式能量及能量转化规律，能够区分化学变化伴随的能量释放，具备基础的能量转换分析能力，但从未接触原子核微观层面的能量变化，难以区分化学反应与核反应释放能量的量级差距。学生听过原子弹、核电站相关名词，对核爆、人造太阳等内容充满好奇心，但无法分辨裂变与聚变对应的不同产物，容易混淆链式反应与热核反应的发生条件。学生能够看懂简单能量转化流程图，可对比两种发电方式的异同，但是对半衰期抽象规律理解存在障碍，对放射性物质的危害与合理利用缺乏辩证认知，安全防护意识薄弱，需要借助示意图、史实案例辅助完成抽象知识的理解学习。 教学重点 掌握核裂变与核聚变的区别，理解核电站能量转化全过程。 教学难点 了解放射性半衰期原理，能区分三种射线的基本性质。 教学 器材 链式反应模拟火柴、核反应示意图挂图、核电站结构示意图、放射性警示标识图片、太阳内部聚变示意图。 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 展示太阳分层结构示意图，讲述地表光热来自太阳内部核聚变，抛出核能产生、控制利用相关问题，引出本节课核能主题。 观察太阳结构图，思考核能来源，激发探究兴趣。 新知讲授 一、裂变和聚变 讲解核能定义，对比核反应与化学反应释放能量多少，依次讲解核裂变定义、链式反应原理，借助火柴模拟链式反应演示连锁反应过程，介绍不可控裂变制成原子弹，讲述我国1964年原子弹成功试爆史实；讲解核聚变定义与热核反应发生条件，对比同等材料下聚变裂变释放能量大小，介绍氢弹与人造太阳装置，讲述1967年我国氢弹爆炸试验历程，补充我国和平研发核武器的防御立场。 1、思考与讨论：“人造太阳”能够解决人类能源问题，科学家已经进行了半个多世纪的研究，但距真正投入商用、变成每家每户可以用的电，可能还需要较长时间的研究。你赞成下列哪位同学的观点？为什么？ 赞成B同学，因为核聚变反应不消耗化石燃料，反应产物为氦气，不会生成二氧化碳，不会加重温室效应。 二、核能的和平利用 讲解核反应堆概念，展示核电站完整示意图，梳理核电站能量转化路径，组织学生完成能量转化填空，对比核能发电与火力发电异同点；讲解太阳能来源于太阳内部核聚变，组织学生完成太阳能转化形式填空；介绍核电站多层安全防护屏障，讲解核废料储存处理方式，列举切尔诺贝利、福岛核泄漏事故，引导学生讨论核电安全相关问题。 1、思考与讨论 （1）请填写下列方框，以反映核电站中发生的能的转化。 （2）核能发电和火力发电有哪些异同？ ①相同点：均靠蒸汽驱动汽轮发电机发电； ②不同点：火电靠燃料燃烧产热，核电靠核裂变产热。 2、思考与讨论：人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。请在图中的三个空白处填入相关的文字。 三、放射性 介绍放射性与放射性元素概念，展示放射性物质警示标志，讲解α、β、γ三种射线带电属性与类别；讲解放射性衰变与半衰期概念，结合例题演示半衰期推算岩石年龄方法，介绍碳14测文物年龄、岩石测地球年龄两类实际应用，展示放射疗法相关拓展素材。 梳理裂变聚变知识点，区分两类核反应应用场景。 填写能量转化框图，对比核电火电发电流程差异。 记录核废料处理方法，辩证思考核电安全发展前景。 熟记三种射线特征，借助例题练习半衰期推算计算。 课堂练习 1．2025年1月20日，中国“人造太阳”（EAST）成功创造新的世界纪录，首次实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。下列说法正确的是（　） A．“人造太阳”利用核裂变获取能量 B．“人造太阳”释放的核能是可再生能源 C．“人造太阳”利用核聚变获取能量 D．“人造太阳”释放的核能可直接转化成电能 【答案】C 【解析】ABC．人造太阳是利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能，所以是利用核聚变释放出的巨大核能，氘、氚短期内不能再生，所以核能属于不可再生能源，故C正确，AB错误； D．核聚变产生的核能首先转化为内能，再通过热机转化为机械能，最终驱动发电机发电。这一过程涉及核能→内能→机械能→电能的逐级转换，无法实现直接电能生成，故D错误。 2．位于温州市苍南县的浙江三澳核电站二期工程将采用我国完全自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”。关于核电站，下列说法错误的是（　　） A．核电站实现了核能机械能内能电能的能量转化 B．三澳核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．核电站周围核辐射严重，所以核电站要远离城市 D．放射性元素放出的射线有射线、射线和射线 【答案】B 【解析】A．核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化，故A正确； B．三澳核电站利用了可控核裂变为电站提供能量，核聚变还未实现可控发电，故B错误； C．核电站周围核辐射在安全范围内，核电站要远离城市，是为了防止核泄漏危害人们健康，故C正确； D．放射性元素衰变时放出的射线有α射线、β射线和γ射线，其中γ射线穿透能力最强，故D正确。 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 【解析】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。 课 堂 小 结 1、核能 （1）产生途径 ①核裂变：中子轰击重核分裂，链式反应，应用原子弹、核电站 ②核聚变：轻核聚合，热核反应，应用氢弹、人造太阳 （2）特点：同等质量释放能量远大于化学反应能量 2、核电站能量转化：核能→内能→机械能→电能 3、放射性 （1）三种射线：α正电原子核流、β负电电子流、γ高能电磁波 （2）半衰期：半数原子核衰变所需时间，用于测定岩石、文物年龄 板 书 设 计 作 业 设 计 教学反思 本节课借助太阳、两弹研发等生活化、史实化素材降低微观核反应知识抽象度，学生对原子弹、氢弹相关史实兴趣浓厚，能够分清裂变与聚变对应的不同应用。多数学生容易混淆链式反应和热核反应发生条件，对半衰期多次衰减计算容易出错，区分三种射线的记忆难度较大。课堂对于核电事故案例仅简单介绍，学生辩证看待核能利弊的思考不够充分，缺少小组讨论时间。后续教学增加简易半衰期计算专项习题，制作三种射线对比表格辅助记忆，增设小组辩论环节，引导学生全面分析核能的优势与安全风险。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 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 $