2.4 核能 （教学课件）科学新教材浙教版九年级上册

该初中科学课件围绕核能展开，涵盖核裂变、聚变释放核能，核电站能量转化规律及放射性等核心知识。课堂导入从太阳核聚变产生光热切入，通过提问“核能怎样产生、如何控制利用”，衔接能量转化前备知识，搭建认知支架帮助学生构建核能学习框架。 其亮点在于融合科学观念（明晰裂变聚变差异、三种射线特点）、科学思维（对比核电与火电能量来源，用半衰期推算岩石文物年龄）、态度责任（结合“华龙一号”技术及切尔诺贝利事故辩证看待核能安全，渗透家国情怀）。采用思考讨论、科学阅读（如我国氢弹研制史）、图示模拟（链式反应示意图）等方法，课堂小结系统梳理知识脉络，助力学生建立能量转化逻辑与科学思维，教师可直接利用结构化内容提升教学效率。

第4节 核能 第2章 能的转化与能量守恒 科学浙教版 九年级上册 01 裂变和聚变 知识目标 02 核能的和平利用——核电站 03 放射性 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。 素养目标 课堂导入 从太阳射向地球的光和热是由太阳内部进行的核聚变反应产生的，也就是说由核能转化而来的。 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？ PART 01 裂变和聚变 裂变和聚变 01 1、核能 （1）定义 当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，就有可能释放出能，这就是核能。 （2）特点 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多得多。 核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量中等的原子核，同时释放出巨大的能的现象。 裂变和聚变 01 2、释放核能的方式 （1）核裂变 ①定义： 裂变和聚变 01 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，这种连锁式的铀核裂变反应叫作链式反应。 用火柴模拟链式反应 链式反应示意图 裂变和聚变 01 ③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，原子弹就是根据这个原理制造的。 长崎原子弹爆炸时的情景 1964年，我国成功试爆第一颗原子弹 核聚变是2个质量很小的原子核结合成新原子核，同时释放出能的现象。 裂变和聚变 01 （2）核聚变 ①定义 在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放出更多的核能。 裂变和聚变 01 ②热核反应 核聚变需要极高的温度引发，所以也叫作热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能，依靠自身产生的热就能使核反应继续下去。 ③应用： 氢弹、人造太阳 我国研究受控热核反应的装置 氢弹 裂变和聚变 01 “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。 我国的氢弹研制 1967年6月17日上午8点20分，伴随着一声巨响，在沉寂的戈壁大漠上空，宛若两颗太阳同时闪耀着万丈光芒，我国第一颗氢弹爆炸试验成功。那个时候，在重重技术封锁的国际环境中，我国完全依 靠自力更生研发氢弹,以最快的速度实现了从原子弹到 氢弹的跨越，震惊了世界。 被称为中国氢弹之父的“两弹一星”元勋于敏曾说 裂变和聚变 01 我国第一颗氢弹爆炸 裂变和聚变 01 ：氢弹是在原子弹的基础上发展起来的，但是它比原子弹性能要优越得多，所以世界上几个核大国，核武库里主要的是氢弹。在20世纪50年代，我们没有核武器的时候，美国曾经威胁对中国使用核武器，为了打破他们的核垄断，粉碎他们的核威摄，中国必须有自己的氢弹。 在氢弹爆炸成功的同时，我国政府重申：发展核武器完全是为了防御目的，任何情况下，中国都不会首先使用核武器。邓小平同志多年以后说，没有“两弹”的爆炸成功，就没有中国后来的国际地位，就没有全国人民在危难之时自豪和坚挺的民族脊梁。 PART 02 核能的和平利用 ——核电站 核能的和平利用——核电站 02 1、核反应堆： 可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。 2、核电站 核电站就是利用核反应堆提供的能，使水变成水蒸气，再利用高温高压的水蒸气推动汽轮发电机发电的。 浙江秦山核电站 核电站示意图 核能的和平利用——核电站 02 1.请填写下列方框，以反映核电站中发生的能的转化。 核能 “华龙一号”核电技术是我国核电企业研发设计的具有完全自主知识产权的核电创新成果，也是中国核电走向世界的“国家名片”。 内能 机械能 电能 核能的和平利用——核电站 02 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。 核能的和平利用——核电站 02 3、太阳能 太阳释放出的巨大的能就是其内部核聚变产生的。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。 太阳内部发生的聚变反应，每秒钟把7×108t的氢变为氦 太阳能 核能的和平利用——核电站 02 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。 内能 太阳能电池 绿色植物 核能的和平利用——核电站 02 核电站的安全性 发展核电站，应优先关注安全性。核电站引起的安全问题主要在两个方面：一是核反应万一失控，会损坏设备，引起放射性物质泄漏；二是放射性废料若处理不当，会导致环境污染。 世界上曾发生了几次较大的核电事故。1986年，苏联切尔诺贝利核电站发生严重的核电事故，事故的原因是工作人员违反操作规程，导致反应堆过热，发生一系列的爆炸，使得放射性物质泄漏到周围环境中，造成了重大损失。2011年，日本福岛核电站在里氏9.0级地震和海啸袭击后发生核泄漏事故，引发全球有核电国家对核电站的安全检查与反思。 核能的和平利用——核电站 02 为了防止核电事故的发生，核电站的反应堆都有一系列的防护措施，设置了多道安全屏障。对核电站放射性废料的处理方式为：先在核电站内专用的废物库暂存（我国规定暂存时间为5年），然后送到人烟稀少、地质稳定、地下水位低又远离天然水源的处置场永久存放，一般须存放几百年。随着科学和技术的发展，人们将会制造出更安全的核反应堆，也期待着受控核聚变技术早日走向成熟。 2011年日本福岛核电站因地震发生核泄漏 PART 03 放射性 放射性 03 1、放射性 物质具有发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素。 贝克勒尔和居里夫人 放射性物质的标志 放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质。放射性的强度不受温度、外界压强的影响。 放射性 03 2、射线类型 科学家发现，各种放射性元素放出的射线中包括α、β和γ三种射线。 射线 定义 α 带正电的高速运动的氢原子核流 β 带负电的高速运动的电子流 γ 高能的电磁波 放射疗法 放射性 03 地球年龄的测量 发现放射现象后，科学家认识到，元素的放射性不受任何环境因素的影响，是一种完美的地质“时钟”，能用来测量岩石年龄，从而推测地球年龄。 放射性元素的原子核放出射线变成另一种原子核，这种变化称为衰变。放射性元素衰变的快慢用“半衰期”表示，指的是原子核有半数发生衰变所需的时间。一种放射性元素的半衰期是不会发生变化的。 地球的年龄可以通过陨石的年龄来推断。岩石形成时，或多或少有种类不同的放射性元素，测量这种放射性元素与它衰变出的元素的比例，就可计算出岩石的年龄。 放射性 03 陨石来自围绕太阳运转的小行星带，与太阳系的行星同时形成，通过测量陨石的年龄，可以获得对地球年龄的推断。 例如，其岩石中含有某种放射性元素，假设该元素半衰期为5亿年，则5亿年后，岩石中剩下一年该种放射性元素，10亿年后，剩下1/4该种放射性元素……依此类推，若分析现在岩石样本中只剩下1/8该种放射性元素，可以推算该岩石样本自形成以来经历了3个半衰期，即岩石年龄为15亿年。 放射性测量年龄的方法也应用于考古研究。考古学家利 用放射性物质C-14测量文物的年龄。 课堂小结 课堂练习 【典例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 【解析】ABC．人造太阳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。 C 【典例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α射线、β射线和γ射线 课堂练习 【解析】A.核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化；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；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；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。 B 课堂练习 【典例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 【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发电的，而不是核聚变，故B错误；C．核聚变目前还不能人为很好地控制，而核裂变是可以控制的，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。 A 第4节 核能 科学浙教版 九年级上册 谢谢观看 $