16.3 核能的开发和利用 课件-2026-2027学年北师大版九年级全一册物理

该初中物理课件聚焦核能的开发与利用，涵盖核裂变、核聚变两种能量释放途径，以及核电站、受控热核反应等利用方式和核安全知识。通过“原子核如何释放能量”的问题导入，衔接微观世界探索与核能释放，搭建认知学习支架。 其亮点在于借助核裂变链式反应、核反应堆等示意图辅助模型建构培养科学思维，通过“是否应大力发展核能”辩论等实践活动引导科学探究，结合核事故案例强化科学态度与责任。课堂小结结构化梳理知识点，学生能提升综合素养，教师可高效开展教学。

第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子 第三节 核能的开发与利用 北师大版 物理 九年级全一册 人们在探索微观世界的过程中发现，虽然原子核的体积很小，但在一定条件下它却能释放出惊人的能量。原子核是如何释放能量的？ 新课引入 北师大版 物理 九年级全一册 1.核能 一、核能 2.核裂变 核裂变是较重的原子核分裂释放能量的过程。 1905年，爱因斯坦以简洁的公式E=mc2揭示了质量为m的物质与其所具有的能量E的关系。1938年，物理学家用中子轰击铀，使铀原子核分裂成两个中等质量的原子核以及2～3个中子。人们发现，铀核裂变反应后生成物的质量有所减少。 核能是通过核反应从原子核中释放的能量。核能的开发主要有核裂变和核聚变两种途径。 北师大版 物理 九年级全一册 2.核裂变 根据爱因斯坦揭示的关系，在核裂变过程中，必有能量ΔE=Δmc2释放出来，式中Δm为核裂变反应前后的质量差。 据此测算，1 kg铀全部裂变放出的能量就相当于2 500 t优质煤完全燃烧所放出的能量。 一、核能 核裂变反应（示意图） 北师大版 物理 九年级全一册 由重核分裂产生的中子使核裂变一代接一代继续下去的过程叫作链式反应。 科学家为了维持可控的自持链式裂变反应，实现核能的可控和平利用，设计并建立了核反应堆，以此来控制核裂变的速度。 链式裂变反应（示意图） 核反应堆（示意图） 一、核能 北师大版 物理 九年级全一册 核聚变优点：能量密度极高，主要燃料氘的储量丰富、相比裂变反应更为安全，不产生长寿命高放射性核废料。 一、核能 3.核聚变 核聚变是较轻的原子核聚合在一起释放能量的过程。 氘核、氚核在极高的温度下能够聚合成氦核而发生核聚变，同时释放出巨大的能量。人们发现，灼热的太阳内部原子之间的热碰撞使聚变反应激烈地进行。每秒约有6亿吨的氢经过热核聚变释放出3.9×1026 J的能量。 北师大版 物理 九年级全一册 “华龙一号”核电机组 福清核电5号和6号机组 核能发电（示意图） 为什么大多数核电站建在海边？ 二、核能的利用 1.核电站 利用核能进行发电的电站称为核电站。目前世界上还只能利用裂变反应释放的能量来发电。 北师大版 物理 九年级全一册 二、核能的利用 1.核电站 优势：核燃料能量密度高，核能发电不存在排放二氧化碳和有毒气体的问题。 缺点：核电站一旦发生核泄漏，或核废料处理不当，就会带来核污染等问题，危及人类的生命安全。 北师大版 物理 九年级全一册 二、核能的利用 2.受控热核反应 与核裂变相比，核聚变具有更为显著的优越性。同样质量的核原料，发生核聚变释放的能量要比核裂变多4倍以上，而且核聚变不会产生核污染问题。 要使核聚变得到和平利用，就要使核聚变反应平稳受控进行，这就是受控热核反应。 北师大版 物理 九年级全一册 二、核能的利用 2.受控热核反应 2017年，中国科学院等离子体物理研究所宣布，世界上第一个全超导托卡马克“东方超环”实现了稳定的101.2 s稳态长脉冲高约束等离子体运行。这一里程碑性的重要突破表明，我国磁约束聚变研究在稳态运行的物理和工程方面已处于国际先进水平。 东方超环 北师大版 物理 九年级全一册 放射性标志 交流讨论：在我们周围哪些场所可能存在核辐射的危险？怎样预防核辐射？ 三、核安全 1.核安全风险和挑战 核能发展也伴随着核泄漏和污染、核废料处理不当、核武器扩散、核材料扩散流失等方面的核安全风险和挑战。 放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核辐射，核爆炸和核事故都会产生核辐射。 北师大版 物理 九年级全一册 放射性废料 三、核安全 2.核废料的处理 国际原子能机构对于核废料的处理和处置有严格的规定。核废料处理的基本方法是稀释分散、浓缩贮存，以及回收利用。核废料在向环境中稀释排放时，必须控制在法律规定的排放标准以下。 北师大版 物理 九年级全一册 查阅资料，了解三哩岛核事故、切尔诺贝利核事故和福岛核事故等人类历史上重大的核事故，了解核事故会给人类带来哪些危害，人类应该采取哪些防范措施。请思考：既然核电站存在安全隐患，我国为什么仍坚定不移地要发展核电？ 请同学们根据“是否应大力发展核能？”这一议题展开辩论，表达自己的观点。 三、核安全 3.实践活动 北师大版 物理 九年级全一册 核裂变 核聚变 E=mc2 核能 核能的利用 核安全 核泄漏和污染 核废料处理不当 核武器扩散 核材料扩散流失 我国的核安全观 四、课堂小结 核电站 受控热核反应 核武器 北师大版 物理 九年级全一册 14 谢谢 $