第2节 核 能
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.了解原子核结构。
2.了解核能。
3.了解核裂变。
4.了解核聚变。
【过程与方法】
探讨核能的开发和利用,感悟科学对人类社会发展的重要性。
【情感·态度·价值观】
初步认识科学技术对于人类生活的影响。
◇教学重难点◇
【教学重点】
裂变和聚变。
【教学难点】
裂变和聚变的过程分析。
◇教学过程◇
一、新课导入
如图是我国第一颗原子弹爆炸,与原子弹相比,氢弹所用的燃料更少,而威力比原子弹大很多。原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢?
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二、教学步骤
探究点1 核能
[阅读课本]P170“核能”
[思考]回忆一下原子的组成?
[提示]原子是由原子核和核外电子组成的,电子在绕核运动。
[思考]原子核是原子中最小的结构吗?
[提示]原子核也是可分的,它是由质子和中子组成的。
[思考]质子和中子是依靠什么力结合在一起的?
[提示]质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起,因此原子核十分牢固,要使它们分裂或重新组合是极其困难的。
[思考]什么是核能呢?
[提示]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,就可能释放惊人的能量,这就是核能。
[归纳提升]原子核发生改变有两种情况:一种是质量较大的原子核分裂成质量较小的原子核;另一种是由两个质量较小的原子核聚合成一个较大的原子核。这两种原子核发生改变的过程中都会伴随着巨大的能量释放。
探究点2 裂变
[阅读课本]P171“1934年至1938年……这就是裂变中的链式反应。”
[思考]科学家们是怎样让原子核裂变的?
[提示]科学家利用中子轰击质量较大的铀235原子核,使其裂变成两个质量中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量。
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[思考]怎样才能使裂变持续下去呢?
[提示]铀核裂变时,还同时放出2~3个中子,放出的中子又可以轰击其他铀核,使它们也发生裂变。这样,裂变将不断地自行继续下去,这种现象叫做链式反应。
[阅读课本]P171“核电站利用核能发电……原子弹爆炸了。”
[思考]你知道核电站的核心设备是什么吗?
[提示]核电站是利用核能发电的,它的核心设备是核反应堆。
[思考]核电站是怎样把核能转化为电能的呢?
[提示]核电站利用核反应堆产生内能,通过蒸汽轮机转化为机械能,再通过发电机转化为电能。
[思考]核反应堆中链式反应可以控制吗?如何实现的呢?
[提示]在链式反应中,可以通过控制中子数量来控制链式反应的速度。
[思考]如果核反应堆的链式反应不加控制或失去控制会产生怎样的危害呢?
[提示]链式反应如果不加以控制,大量原子核就会在一瞬间发生裂变,释放出极大的能量。原子弹爆炸时发生的链式反应就是不加控制的。
[思考]你知道我国科学家在核裂变方面曾经取得过的成就吗?
[提示]我国物理学家钱三强与何泽慧发现铀原子核被中子击碎时,还会分裂成三个甚至四个碎片,称为三分裂或四分裂现象。
探究点3 聚变
[阅读课本]P172“聚变”
[思考]重核可以裂变成质量较小的核,那么质量较小的原子核能否聚合成质量较大的原子核呢?
[提示]质量较小原子核结合成质量较大的原子核也会放出大量的能量,这就是聚变。
[思考]聚变需要在什么条件下才能发生呢?
[提示]只有在超高温下,质量较小的原子核才能聚合成质量较大的原子核,所以核聚变又称为热核反应。
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[思考]你知道目前科学家们一般利用什么材料实现核聚变的呢?
[提示]一般都是将氘核(由一个质子和一个中子构成)与氚核(由一个质子和两个中子构成),在超高温下结合成氦核,进而释放出巨大的核能。氢弹就是利用氢核聚变制成的。氢弹是一种比原子弹威力更为巨大的核武器。
[思考]热核反应可以控制吗?
[提示]现阶段科学家还没有找到控制核聚变的方法。通过可控聚变来利用核能,有望彻底解决人类能源问题。
[阅读课本]P172“核电站和核废料处理”
[思考]核电站的有没有不利的一面呢?科学家们是怎么处理的?
[提示]核反应堆内铀核裂变时会产生能量,也会产生放射线,不加防范会对人和其他生物产生伤害;核电站使用过的燃料依然具有放射性,需深埋在人烟稀少的地方。
三、板书设计
第2节 核能
1.核能
(1)原子的组成
(2)原子核的组成
2.裂变
(1)核反应堆
(2)链式反应
3.聚变
(1)热核反应
(2)氢弹
(3)核电站和核废料处理
◇教学反思◇
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对核反应堆的链式反应理解,可以通过火柴实验的模拟链式反应,即形象生动,又能很好地解释不加控制的链式反应可以产生巨大的能量,以及通过减少中子个数,适当地控制反应速度,释放适当的能量,就能让核能的利用得以实现。
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