2.4核能（课件）课时2-2026-2027学年科学浙教版九年级上册

该初中科学课件聚焦核能的和平利用与放射性，核心知识点包括核电站的核裂变原理、安全防护措施、能量转化过程，以及放射性现象和α、β、γ三种射线的特点。课堂导入从太阳核聚变、核武器切入，引导学生思考核能的可控利用，搭建从已知到未知的学习支架。 其亮点在于结合“华龙一号”“国际热核聚变实验反应堆”等实例，渗透科学观念中科学、技术与社会环境的联系，通过典例精析培养科学思维的推理论证能力，核废料处理等内容强化态度责任中的环保意识。学生能深化知识理解，教师可提升教学针对性与效率。

（浙教版）九年级 上 2.4 核 能 第二章 “第2课时” 能的转化与能量守恒 01 学习目标 内容总览 02 新知导入 03 探究新知 04 课堂练习 05 课堂总结 06 分层作业 学习目标 1、了解核电站反应堆的工作原理; 2、了解核电站的安全防护措施; 3、了解核电站工作过程中的能量转化; 4、了解放射性;了解ɑ、β、γ三种射线的特点及应用。 新知导入 人类所利用的能源绝大多数是由核能转化而来的，因为从太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核聚变反应而产生的。 我们已经知道，原子核通过裂变或聚变可获得核能，而通过核裂变，人类制造出了原子弹，通过核聚变制造出了氢弹，这些是核武器。 那么人类能否控制核反应，让 核能温和地服务于人类？人类是如 何有效地控制和利用核能的？ 日本柏崎刈羽核电站 探究新知 一、核能的和平利用和——核电站： 1、核电站： 1）核电站的工作原理：核裂变; 2）核能实现和平利用： 如果能够按需要控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。 3）核反应堆： 可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。 探究新知 图2.4-5 核电站 4）核电站工作原理： 核电站利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。 探究新知 2、核电站发电时的能量转化： 核能→热能→机械能→电能 探究新知 图2.4-6 华龙一号 3、我国的国之重器——“华龙一号” 1）自主产权： “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”。 探究新知 2）安全性高： “华龙一号”核电机组安全性高，设计寿命为60年，电厂可利用率高达90%，是国之重器。 3）绿色低碳： “华龙一号”已成为全球在运在建机组总数最多的三代核电技术，将为我国能源绿色低碳转型作出更大贡献。一台“华龙一号”机组年发电量近100亿度，能够满足一个中型城市一年的用电需求，相当于每年减排二氧化碳8.16×106t或植树7000万棵。 探究新知 4、太阳的核聚变是地球能源的主要来源 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。这些能量再从 太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部 分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去， 其中有一部分到达地球表面。 追根溯源，地球上消耗的能，绝大部分 来自太阳，即太阳内部核聚变时释放的核能。 太阳内部每秒钟约有7×108t氢原子核参与反应。 科学家估算，太阳的这种核反应还能维持几十亿年。 核聚变是一种宇宙中普遍存在的能的产生形式。 图2.4-7 太阳能 探究新知 5、人类对核聚变应用的探索： 人们虽然能够控制核裂变反应的速度，但还没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类仍不能和平利用核聚变释放出的能。 科学家一直致力于探索核聚变的控制途径。一项重大国际合作项目--国际热核聚变实验反应堆(ITER)，是国际核聚变研究的 巨型工程，其使命是展示聚变发电的可 行性，并证明它可以不造成负面影响。 受控核聚变能够为人类提供几乎取 之不尽的理想洁净的能量，人类一旦能 够稳定地获取核聚变能，将不再有“能 源危机 ”。 探究新知 6、“神光”装置为我国惯性约束聚变研究做出了重大贡献。 中国工程物理研究院等科 研人员利用高能激光束来激发 靶心物质产生核聚变反应，建 造了"神光"装置，该装置被誉 为我国三大高科技工之一。 核电站的安全性 发展核电站，应优先关注安全性。核电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定，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出现的核泄漏事故，引发全球有核电国家对核电站的安全检查与反思。 为了防止核电站事故的发生，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，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，一般存放几百年。 每一次核泄漏事故对全球的核电发展是一把双刃剑，都会让核电发展吸取经验，升级防范措施。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。 科学技术 社会环境 探究新知 二、放射性 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。 1896年，法国科学家贝克勒尔(A.H.Becquerel)发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线。 1898年，居里夫人(M.Curie)发现，含铀矿物中还存在两种能够发出更强射线的新元素，她把一种元素命名为钋，另一种元素命名为镭，并经历几万次艰苦的提炼后，终于从8t沥青铀矿渣中提炼出0.12g纯净的氯化镭，证实了镭元素的存在。 探究新知 2、放射性现象： 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。 1896年，法国科学家贝克勒尔(A.H.Becquerel)发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线。 1898年，居里夫人(M.Curie)发现，含铀矿物中还存在两种能够发出更强射线的新元素，她把一种元素命名为钋，另一种元素命名为镭，并经历几万次艰苦的提炼后，终于从8t沥青铀矿渣中提炼出0.12g纯净的氯化镭，证实了镭元素的存在。 研究发现，许多天然存在的元索也具有放射性，它们自发地发出射线的现象称为天然放射性现象。一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质还是以化合物形式存在，都具有放射性。放射性的强度不受温度、外界压强的影响。 探究新知 3、放射线： 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。 α射线是带正电的高速运动的氦原子核流;β射线是带负电的高速运动的电子流;γ 射线是能量很高的电磁波。 这些射线来自原子核，这也佐证了原子核内部是有结构的。 科学技术 社会环境 地球年龄的测量 发现放射现桑后，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交所需的时间。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。陨石来自田绕太阳运转的小行星带，与太阳系的行星同期形成，通过测量陨石的年龄，可以获得对地球年龄的推断。例如，某岩石中合有某种放射性元素，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....依北类推，若分析现在岩石样本中只剩下1/8该种射性元素，可以推算该岩石祥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。 拓展： 中国核废料处置库选址 中国核废料处置库的重点候选地之一是位于中国西北部的北山地区。 北山地区是一片与海南省面积相当的戈壁滩，人烟非常稀少，整个地区人口不到1.2万人。该地区经济发展落后，周围没有矿产资源，建设核废料库对经济发展影响较小。北山的气候条件理想，全年降雨量仅70毫米，蒸发量达3000毫米，地下水位低，减少了放射性元素随地下水扩散的危险。此外，北山拥有便利的交通运输条件，库址距离铁路七八十公里，地质条件优越，地处地壳运动稳定区，库址所在地有完整的花岗岩体，花岗岩是对付辐射的“防护服”。因此，北山被认为是世界上最理想的核废料库址之一。 典例精析 例1、 利用核能发电是人们和平利用核 能的重要方向。下面有关核电站的说 法正确的是( ) A.核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 B.核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C.核电站反应堆产生的废料对环境没有污染 D.核能发电发生的能量转化:核能一机械能一内能一电能 C 例2、 2025年，中国新核准的核电项目以自主三代技术“华龙一号”为主力;同时，全球首座商运的第四代高温气冷堆也已投产。关于核电站，下列说法正确的是( ) A.核反应堆内发生核聚变 B.核能释放过程中产生的射线对人体没有影响 C.核反应堆内发生链式反应 D.核电站的能量转化是:核能-机械能-热能-电能 典例精析 C 例3、 我们认为原子弹和核电站的根本区别是( ) A.原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变 B.原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变 C.原子弹对聚变的热核反应不加控制，核电站控制聚变的热核反应速度 D.原子弹单对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速度 典例精析 D 例4、 下列有关核能利用的叙述中，正确的是( ) A.氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的 B.氢弹是根据裂变原理制成的，原子弹是根据聚变原理制成的 C.目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变 D.核电站中的能量转化顺序是:核能一化学能一内能一电能 典例精析 B 例5、 中国成功研发出了先进核裂变能 针基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在日肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。针基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无须耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关针基熔盐堆的说法正确的是( ) A.针基熔盐堆不产生核废料 B. 针基熔盐堆需要大量水作为冷却剂，因此不可以建在内陆 C. 针基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低 D. 针基熔盐堆是利用核裂变放出的能量 典例精析 D 课堂总结 2.4 核能（2） 1、核电站： 原理：核裂变（可控） 核反应堆：可控制核裂变反应的装置 能量转化：核能→热能→机械能→电能 2、核聚变：宇宙中普遍存在能的产生形式，如太阳内部; 3、放射性： 放射性：发出射线 三种射线： α射线（正电、氦原子核流）、β射线（负电、电子流）γ射线（中性、电磁波） 分层作业 1、复习本课时主要内容； 2、完成学案中的“课后巩固练习”； 3、完成作用业本中相应练习; 4、预习“能的转化与能量守恒”相关内容。 $